《精密机械设计基础课程设计》
设计说明书
设计题目：
设计人员：
班级：
指导教师：
河北工业大学测控系
2018-01-03
目录
1 设计任务 (3)
2 方案论证 (4)
2.2原理分析 (4)
2.3国内外典型仪表现状及发展趋势 (6)
3 参数选择 (6)
3.1弹簧管 (6)
3.2曲柄滑块机构 (7)
3.3齿轮传动参数的选择 (7)
3.4 标尺指针参数选择 (7)
3.5 游丝的选择 (7)
4 参数的计算 (7)
4.1 弹簧管有关参数的确定。
(8)
4.2 曲柄滑块机构参数的确定 (9)
4.4 游丝应力校核 (11)
4.5 游丝各系数最后确定 (13)
4.6 总体方案设计 (13)
5 标准化统计 (14)
6 所绘制零件结构参数设计说明 (14)
6.1 按仪表特性的要求确定零件尺寸 (14)
6.2按标准化规范确定零件尺寸 (14)
6.3由材料规格确定 (15)
6.4由空间结构确定 (15)
6.5类比 (15)
7 工作总结 (15)
8 公式来源 (17)
参考资料 (17)
1 设计任务
设计一用于测压力的弹簧管压力表，其要求如下：
2 方案论证
2.1 结构概述
弹簧管压力表是一种用来
测量气体压力的仪表。
压力表的组成：
灵敏部分（弹簧管）
传动放大部分（曲柄滑
块、齿轮机构）
示数部分（指针、刻度盘）
辅助部分（支承、轴、游丝）
2.1.1灵敏元件：将不便测量的物理量转换成易于直接比较的物理量，本设计将弹簧管作为灵敏元件，将不易于比较的压力转换为易于测量的位移．
2.1.2传动放大机构：本设计由曲柄滑块机构和齿轮传动机构组成．目的在于传递或放大位移，改变位移性质和得到等分刻度，并且应具有一定的补偿特性，同时仪表有较好的线性特性．
2.1.3示数装置：其作用是在接受传动放大机构的位移后，指示出待测量的数值．本设计采用指针指示标尺刻度．
2.2原理分析
作为灵敏元件的弹簧管可以把气体压力转变为管末端的位移，通过曲柄滑块机构将此位移转变为曲柄的转角，然后通过齿轮机构将曲柄转角放大，带动指针偏转，从而指示压力的大小。
将转
角放大便于测量，可以提高测量精度。
压力表工作原理框图：
弹簧管的压力－位移是线性关系，但弹簧管本身的工艺问题（如材料、加工等）会造成一些线性误差，弹簧管形状的不直、不均匀也会导致非线性误差。
曲柄滑块机构可以补偿弹簧管的线性及非线性误差。
从0～0.16Mpa 调整满足满刻度精度为线性误差调整，中间部分不均匀调整为非线性误差调整。
(线性转换)
(线性传动)
(线性刻度)
(近似线性传动)
2.3国内外典型仪表现状及发展趋势
我国仪器仪表产业正在迎来高速发展的黄金时期。
尽管总体规模不大,但由于对经济增长特殊的拉动作用和倍增效应,发展仪器仪表早已被置于重要地位;而其广阔的市场前景,正吸引越来越多的资本涌入。
仪器仪表行业属技术密集型产业,知识产权的重要性不言而喻。
长久以来,我国仪器仪表在中高端的创新能力一直差强人意,常常受制于国外专利。
在中国市场必然更深更广地向国际开放的情况下,有关“自主知识产权”的呼声日益高涨。
3 参数选择
3.1弹簧管：
毛坯外径：mm
φ
15
=
毛坯中径：mm
=
R50
壁厚：mm
=
h3.0
a
轴比：4
=
b
中心角：γ”=270°
材料：锡青铜（QSn4－0.3）
泊松比：3.0
μ
=
E=1.127×105MPa
如图所示：
相对杆长：4=λ 相对轴偏量：1=ε 转动范围角： 18=p α 初始位置角：
9-=α
终止位置角： 9=k α
3.3齿轮传动参数的选择：
模数：m=0.3 小齿轮齿数：19=Z 220 传动比：1521=i 3.4 标尺指针参数选择：
分度尺寸：。
75.6 短标线长度：5mm
长标线长度：10mm 指针与短标线重合长度：mm 2 指针形状：楔杆形 指针末端宽度：mm 2 3.5 游丝的选择：
外径：mm D 18.51= 内径：mm D 52
=
圈数：10=n 安装角度：2
min π
φ=
宽度比：6=η 摩擦系数：2.0=f
当量摩擦系数：314.0=v
f
4 参数的计算
4.1.1弹簧管外型参数的确定： 单位:（mm ）
4.1.2弹簧管末端位移的确定：
附：查表437.01=C 121.02
=C γ=250°
其结构简图如右图所示
中心距计算图：
)()2
2
2
cos αλ
αελ+---λa b ='
90φ--()2
'c -4.3 压力表原理误差分析S S k n n
αααα--=
⑺()()()
2
22
2cos cos sin sin 'εαλεαλαα-----+-=n n n a a a S
4.4 游丝应力校核
结论：因为
σ<bσ，因此各参数选择计算合理
max
4．5 游丝各系数最后确定
4．6 总体方案设计
压力表是工业常用的测量气体压力的仪器，在工业生产中具有举足重轻的作用．在实际生产中对压力表的要求非常严格，要求有足够的精度，灵敏度，并要求安全可靠．同时根据不同的工作任务和条件，对压力表提出特殊要求，如耐高温，抗震，防潮，防尘等．
本设计要求为普通工业气体压力表，我们的设计方案为弹簧管压力表，它具有灵敏度高，造价低廉，结构简单，传动平稳，易于加工和制造及适应性强等特点，经过以上设计和计算表明，该方案基本达到了设计要求，完成了规定的设计任务．
同时，本设计也存在一些不足，对工作环境及测量气体均无具体要求，没有考虑它们对压力表的影响．另外，环境的温度，湿度及气体对压力表的腐蚀都可能降低其精密度．
5 标准化统计
标准件总数： 零件总数： 标准化率：
6 所绘制零件结构参数设计说明 6.1 按仪表特性的要求确定零件尺寸 如弹簧管2a 、2b 、h 、γ、R
曲柄滑块机构a 、b 、e 、αα-k 、
k 齿轮i 、z1、z2、m
6.2按标准化规范确定零件尺寸 （1）标准尺寸（有关标准、规范）
如螺纹、锥度、倒角、直径、m （2）标准件（标准件越多，设计越好）
销钉、螺钉、螺母、垫圈、轴承；游丝也有标准但本设计里标准游丝不合适，需自行设计非标准游丝。
6.3由材料规格确定
如弹簧管的毛坯外圆（圆管材），即查材料规格；（卡玻璃的）钢丝直径、外壳铁板厚度、夹板厚度，均需查手册，或参考样表。
6.4由空间结构确定
（1）安排尺寸（轴向）
如中心轮安装指针的轴的长度，需按轴向安排尺寸确定，玻璃、上夹板、下夹板、壳……
（2）零件结构尺寸
计算的是特性尺寸，具体零件结构尺寸自行设计。
（3）足够的运动空间（平面）
如表盘螺钉不得妨碍指针运动；夹板柱不得妨碍扇形齿轮运动；曲柄滑块不得碰壳；机芯应能入壳等。
6.5类比
指针长度、刻度板刻线长度、扇形轮形状等；拆表时应多测量样表的尺寸为设计提供参考；参考教材中有关示数装置的内容。
7 工作总结
在近三周的课程设计中，我将机械零件与制图等课程有机结合起来，设计了一款弹簧管压力表，完成了草图一张，装配图一张，零件图两张，CAD装配图一张，手写说明书一份，电子版说明书一份。
从无到有，一丝一母都是独立查表，设计来完成，亲自感受着一个产品的设计过程。
通过课程设计，提高了自己的综合能力和
独立完成工作的能力，并初步掌握了机械仪表的设计方法和初步树立正确的设计思想。
学会了在困难面前努力坚持下去，用耐心，用坚持，用对这门课、这件事的热爱去战胜困难，千方百计的构想出解决问题的办法。
虽然已经付出了很多努力，但是我知道由于我的设计经验不足，以及缺乏实际生产经验，所以我的设计可能还会有很多有待改进的地方，在今后的学习中我会注意弥补知识的空缺，对自己的设计进行不断修正，也衷心希望老师和同学们对本设计的不足之处进行批评指正。
三周的课程设计，不短也不长，和老师同学们朝夕相处的每一天中相互学习，讨论设计方案，也是本次课程设计中很大的收获。
在此向为我提供帮助的老师和同学致谢！
学习仍在路上，课设教会我们的远不止课设本身，学以致用，于是我们可以更好地前行。
附表：8 公式来源
参考资料
[1] 庞振基,黄其圣主编.精密机械设计基础[M].出版地：…出版社，出版年:页码范围.。
