东北大学精密仪器弹簧压力表课程设计说明书
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课程设计报告设计题目：弹簧管压力表
班级：测控技术与仪器
学号：******** ********
姓名：赵徐行（画图）党云丽（说明书）指导教师：孟红记梅国晖
设计时间：2012年7月7日-2012年7月12日
目录
第一章课程说明 (3)
1.1课程设计的目的 (3)
1.2课程设计的内容 (3)
1.3课程设计的要求 (4)
第二章课程内容 (5)
2.1 设计方案 (5)
2.1.1标尺指针 (5)
2.1.2齿轮传动 (5)
2.1.3曲柄滑块机构 (5)
2.1.4弹簧管 (5)
2.1.5游丝 (5)
2.2 计算及测量 (6)
2.2.1弹簧管 (7)
2.2.2齿轮传动机构 (12)
2.2.3曲柄滑块机构 (13)
2.2.4齿轮大小的设计 (16)
2.2.5轴承的设计 (18)
2.2.6游丝的设计 (19)
2.2.7表盘及指针的设计 (20)
2.3 仪表非线性设计误差计算 (21)
2.4 立体截图 (24)
2.5 结论 (27)
参看文献 (28)
附录 (28)
(5)仪表结构图
图1.1
图1.2 图1.3 1.3设计要求
594⨯）（1）设计装配图1张（A3图纸，841
（2）零件图2张（A4图纸，297⨯420）
（3）设计说明书1份
2.2.1弹簧管
弹簧管是一根弯成270度圆弧的具有扁圆形或椭圆形截面的空心弹性元件。
管子的一端封死为自由端，另一端固定在传压管的接头上。
当被测液体流入弹簧管内时，其密封自由端产生弹性位移(受大于大气压的压力作用时向外扩张，受小于大气压的压力作用时向内收)。
然后经过传动放大机构带动指针偏转，指示出压力的大小。
弹簧管的自由端铰销中心B 的最大位移为'
max S 弹簧自由端A 的最大位移为max S 。
'
max S 和max S 的关系如图2.1
图2.1 结构草图
3. (1)自由端铰销中心B最大位移
6873 .2
)
250
cos
1(
)
250
sin
4366
.4(
45
.
34
01426 .0
)
cos
1(
)
sin
(
2
2
2
2
max
=
︒
-
+
︒
-
⨯
⨯
=
-
+
-
⨯
⨯
∆
=γ
γ
γ
γ
γ
R
S
(2.2.8)
图2.2 传动草图
综合上述计算结果，可画出如下机构图：
图2.2.3.1曲柄滑块机构草图
2.2.5轴承的设计 仪表工作时，其构件有的转动，有的移动，有的作复杂运动。
为保持机构作确定的相对运动，各相临机构之间必须用支撑和导轨连接。
本设计所选用的支撑为圆柱支撑。
为了适应压强大、转速高的场合，我们选取的有具备良好的减摩、耐摩性能好的QSN6—6—3
轴承间隙是靠选择适当的基孔制间隙配合保证的。
轻载、转速高、精度较高的轴承一般选用
7
7
f H 。
所选的青铜的摩擦系数为0.2，所选取小齿轮的重量为0.03N ，大齿轮的重量为0.24N 。
选取轴承的轴径的直径d Z 为2.00 mm ，轴承的直径为2.2mm
分析轴承的力矩情况： 当轴颈未转动时，轴颈与轴承在最低点接触。
轴承的支反力N 与轴颈的径向负荷Q 相平衡。
当轴径受驱动力作用后，开始转动，由于接触处有摩擦，轴径沿轴承孔内表面滚至点偏离最低点的其他位置。
这时，该点除作用有轴承的法向支反力N 外，还有摩擦力F ：F=f ·N 式中f ——摩擦系数。
轴承的总支反力R 为：R=22F N +=N 2
1f +
又根据轴颈离平衡条件有：Q=R N=
2
1f
Q +
轴承中的摩擦力矩T m 为：
（2.2.45）
因2f 《1，故上式可简化为：T m =f ·Q ·2
z
d N ·mm 式中 z d ——轴颈的直径，mm 。
该式表明，轴承的摩擦力矩与摩擦系数、轴颈直径和负荷成正比。
2.2.7表盘及指针的设计 1. 表盘的设计
表盘旋转度数为2700，最大量程为0.6 MPa ，最小分度值为0.1 MPa ，所以每一分度值所对应的角度为4.5︒。
分度尺寸：53.345180/45=⨯︒︒==∆θγl （2.2.47） 分度数：n=60
分度值：MPa
n A A A 01.0606
.0min max ==-=∆ （2.2.48） 短分度线长度b 可取为分度尺寸l ∆的2倍左右，即07.753.322=⨯=∆=l b （2.2.49）
长分度线长度c 取为45.1162.1=≈b c mm
（2.2．50） 分度线的宽度：当时，%10≈∆l
a
平均读数误差最小，取35.01.0=∆≈l a 2.指针的设计
指针所选材料为SQn6—3—3
B=5×a=5×0.35=1.75mm （2.2.51） L=1.5×b=1.5×7.07=10.605mm （2.2.52）
2.2.7.1 指针略图
续表1.
图2.3.1 非线性误差j 曲线
序号
分度值
线性转角
aj
曲柄实际转角
非线性绝对误差
非线性相对误差
32 0.32 4.4667 4.4677 -0.0011 -0.0066 33 0.33 4.2000 4.2018 -0.0018 -0.0014 34 0.34 3.9333 3.9359 -0.0026 -0.0161 35 0.35 3.6667 3.6700 -0.0033 -0.0207 36 0.36 3.4000 3.4040 -0.0040 -0.0251 37 0.37 3.1333 3.1380 -0.0047 -0.0294 38 0.38 2.8667 2.8720 -0.0053 -0.0334 39 0.39 2.6000 2.6060 -0.0060 -0.0372 40 0.40 2.3333 2.3399 -0.0065 -0.0408 41 0.41 2.0667 2.0737 -0.0070 -0.0440 42 0.42 1.8000 1.8075 -0.0075 -0.0469 43 0.43 1.5333 1.5412 -0.0079 -0.0494 44 0.44 1.2667 1.2749 -0.0082 -0.0514 45 0.45 1.0000 1.0085 -0.0085 -0.0531 46 0.46 0.7333 0.7420 -0.0087 -0.0052 47 0.47 0.4767 0.4754 -0.0088 -0.0548 48 0.48 0.2000 0.2088 -0.0088 -0.0549 49 0.49 -0.0667 -0.0580 -0.0087 -0.0544 50
0.5
-0.3333
-0.3248
-0.0085
-0.0532
2.4 SolidWorks2012 立体图截图
附图1. 中心轴齿轮
附图2. 外壳
附图3. 扇形齿轮
附图4. 垫片附图5. 指针
附图6. 弹簧弯管附图7. 装配体。
