1、精密儀器設計與制造課程設計說明書 設計題目： 彈簧管壓力表設計 班 級： 測控技術與儀器 學 號： 20212890 20212916 姓 名： 王佳航 鞠曉龍 指導教師： 孟紅記 設計時間： 2021.7.7-2021.7.12目 錄 1、引言.3 1.1 課程設計的目的 3 1.2 設計任務及要求 31.2.1設計任務 31.2.2設計要求 52、正文 .5 2.1 設計方案 52.1.1彈簧管 52.1.2齒輪傳動 52.1.3齒輪滑塊機構 52.1.4游絲 52.1.5標尺指針 52.2測量環節的參數選擇與計算 .6 2.2.1彈簧管 72.2.2彈簧管的強度校驗 102.2.3齒輪傳

2、動機構 112.2.4曲柄滑塊機構122.2.5齒輪機構設計142.2.6表盤的設計162.2.7指針的設計162.2.8軸承的設計172.2.9游絲的設計182.3儀表非線性設計誤差計算193、結論224、參考文獻235、附錄2338計算過程計算結果1.引言1.1課程設計的目的課程設計是儀表機構零件課程設計的最后一個教學環節，是綜合應用所學知識來解決一個簡單工程問題的的實踐性環節。通過本課程設計達到以下目的：（1） 訓練機械設計的基本技能，包括正確使用有關國家標準及技術規范，設計資料及設計手冊；正確進行設計計算、繪圖、編寫設計說明書等等。（2） 通過課程設計，可以運用前面所學知識，如機械制圖

3、，力學基本課程所學內容，來解決儀器儀表中的設計問題。（3） 通過設計環節的實際訓練，加深學生對給課程基礎知識和基本理論的理解和掌握，培養學生綜合運用所學知識的能力，使之在理論分析、設計、計算、制圖、運用標準和規范，查閱手冊與資料等方面的能力得到初步訓練，培養學生工程意識，促進學生養成嚴謹求實的科學態度。1.2設計任務及要求1.2.1.設計任務設計普通型彈簧壓力表，其技術要求為：（1）測量范圍 測量下限制為0，測量上限制為：6。單位為MPa()（2） 精度等級：1.5級（3）外形尺寸 外形尺寸如圖1.1所示計算過程計算結果 圖 1.1 表殼外形尺寸接頭位置為徑向；表殼無邊；表殼公稱直徑D=100

4、mm；，S=， （4）標尺特性等分分度；標度角：；表2.1測量上限值與最小分度值的關系測量上限值0.060.10.160.250.40.6最小分度值0.0010.0020.0050.0050.010.01測量上限值11.62.546最小分度值0.020.050.050.10.1計算過程計算結果由表2.1，由于我們設計的壓力表量程上限為0.6Mpa，所以選擇最小分度值為0.01.所以，所設計的壓力表最小分度值為0.1MPa1.2.2.設計要求：（1） 設計裝配圖1張（3#圖紙）（2） 零件圖2張（4#圖紙）（3） 設計說明書1份2.正文2.1設計方案根據設計任務要求，詳細分析彈簧管壓力表的結構，

5、主要零件的參數及加工方法，技術指標，調研制造及使用中存在的主要問題，作為設計參考，具體設計步驟如下：2.11彈簧管選擇彈簧管型號，用型號給定的參數和一定的代數關系計算彈簧管的中心角，中心曲率半徑，剖面形狀及長軸、短軸半徑。并設計固定端及自由端的結構。2.12齒輪傳動選擇傳動比，設定中心距，選定模數、小齒輪齒數，大齒輪的扇形角，大小齒輪的分度圓直徑，尺頂圓直徑，齒根圓直徑。2.13齒輪滑塊結構通過設計的彈簧管自由端的結構計算曲柄長度、連桿長度、機構初始位置的調節范圍等相關參數，并比較曲柄長度與齒輪傳動中中心距的誤差是否符合要求。2.14游絲確定游絲外徑、內徑、剖面厚度及寬度、圈數及內外端連接方法

6、。2.15標尺指針計算標度角、分度角、分度尺寸、標線尺寸、；選定指針形狀和剖面、指針與標線的重合長度；設計指針與小齒輪軸的連接結構。 通過上述數值的分析，全面了解儀表各零件的功用、結構及互相之間計算過程計算結果的連接方法。2.2測量環節的參數選擇與計算原始設定參數：（表2.2）毛坯外徑d壁厚h簧管內徑截面短軸2B量程上限p15mm1.35mm64mm5.2mm0.6Mpa彈性模量E純中心角自由端長f分度數N機構組數n113000 pa 10.1mm6027表2.2.原始設定參數基本尺寸表:通過計算得出以下相關設計參數（表2.3）長半軸a短半軸b壁厚h參數X系數10.13mm2.2mm0.5mm

7、0.1679mm0.43系數純中心角簧管中徑R自由端長f自由端角。0.122250°34.45mm5.2mm管端位Smax自由位移S´max連桿長l曲柄長r偏距e2.676mm2.707mm25.0077mm7.5781mm15.9140mm壓力角 傳動角 。滑塊夾角。連桿夾角´初始角。 表2.2相關設計參數計算過程計算結果工作轉角中心距 a。中心距離a。大輪齒數小輪齒數18.9mm0.0003mm23418（續表2.2）2.2.1彈簧管一端封閉的特種成型管，當管內和管外承受不同壓力時，則在其彈性極限內產生變形。彈簧管是壓力測量儀表中的一種壓力檢出元件。它的自由端

8、可移動，開口端固定。管中通入流體,在流體壓力作用下，彈簧管發生變形,自由端產生線位移或角位移。 圖2.1如圖2.1所示，設彈簧管的自由端鉸銷中心B的最大位移為彈簧自由端A的最大位移為，由幾何關系可得出它們之間的關系是： （2.1）計算過程計算結果設計所需的彈簧管截面為橢圓，查閱相關手冊，設定相關參數為：毛坯外徑d=15mm,壁厚h=0.5mm,簧管內徑=64mm,斷面短軸2B=4.9mm,量程上限p=0.6Mp,彈性模量E=112700pa;純中心角250。，自泊松系數根據橢圓的性質， （2.2)外長軸半徑 A=10.38254mm （2.3）簧管內長半軸 （2.4）簧管內短半軸 （2.5）彈

9、簧中徑 （2.6）我們組選定的參數為：f彈簧管自由端A距鉸銷中心B之間的距離（f=5.2mm）直線AB與彈簧管中心線上點A處切線的位置（）可以得到 （2.7）a=10.13mmb=2.2mmR=34.45mm計算過程計算結果由于 （2.8）彈簧管中心角相對變化量 （2.9）=0.01954 彈簧管中心角改變后，其自由端相應的產生位移S。位移的方向與過彈簧管自由端所作切線成一角度，因而可以把位移分解為法向分量Sr和切向分量St。根據幾何關系可求得:Sr=/(1-cos)R St=/(-sin)R位移的方向與管端切線方向的夾角為=(St/Sr)=(-sin)/(1-cos)因此，自由端鉸銷中心A最

10、大位移 （2.10）自由端B最大位移 =2.707mm（2.11）計算過程計算結果取u=0.3，則最大的當量應力： （2.16）規定安全系數S=則=149.27根據所計算出的=149.27，我們選定QSn6.56.1硬材料作為彈簧管的鑄造材料，其材料比例極限為。2.2.3齒輪傳動機構由于儀表公稱直徑（），測量范圍（0.6Mpa），管段位移的參數限制，查得齒輪傳動的速比在1214之間。選擇速比計算出扇形齒輪工作轉角; （2.17）式中，標度角， （2.18）選定小齒輪齒數，在一般情況下為避免跟切現象的發生，我們一般選用齒輪齒數大于17的齒輪，這里我們所選用的小齒輪的齒數為18。=69.43=14

11、9.27計算過程計算結果計算過程計算結果根據得： （2.19）根據所設計的壓力表表身的尺寸來進一步設計直齒圓柱齒輪與扇行齒輪的中心距，初步設定其中心距為20.6798mm則 （2.20）在標準中選取齒輪模數m=0.15精算中心距a= （2.21）扇形齒輪的扇形角按下式確定： （2.22）所以取扇形角2.2.4曲柄滑塊機構因為彈簧管具有線性特征，若要使齒輪傳動放大機構具有恒定的速比，只有當曲柄滑塊機構的速比也是固定的，才能得到均勻分度標尺。彈簧管壓力管的度數才有一定的準確意義。曲柄滑塊機構的速比不僅受機構尺寸影響，還與機構處于何處即與機構的位移有關，所以它的速比是機構尺寸和位移的函數，是典型的非

12、線性傳動機構，但是只要合理選擇各桿長度和機構所在位置及工作范圍，可得到近似于常數的速比，從而得到滿足設計要求的常數傳速比。對于在一定角度范圍內轉動的曲柄機構在A、B位置上，根據速比公式： （2.23）賦予相對連桿長及相對偏距以及相應的數值可得到曲柄滑塊機構在一定角度范圍內可以實現線性傳動的要求。由于我們組是13組，給定的相關參數為：曲柄初始位置角，即對應于測量下限曲柄位置角，曲柄最大位置角，即對應于測量上限的曲柄位置角，相對連桿長（）相對偏距（） 可以計算出：曲柄長 （2.24）連桿長 （2.25）連桿與滑塊導路的初始夾角 (2.26）連桿與曲柄的初始夾角 （2.27）O點橫坐標 （2.28）

13、O點縱坐標 （2.29） 齒輪中心距OO （2.30） （2.31） 在曲柄滑塊中所設計的a與齒輪機構所設計的a大致相符誤差為0.001%符合要求。設計的機構圖如圖2.2所示 圖2.2機構圖m=0.15a=18.9mm計算過程計算結果計算過程計算結果 2.2.5齒輪機構的設計選定模數 m=0.15，壓力角 齒數 ， 計算過程計算結果分度圓直徑： （2.32） 齒頂高： (2.33) 齒根高 (2.34)齒全高： （2.35） 齒頂圓直徑 （3.36） (2.37)中心距 （2.38） 齒根圓直徑： （2.39） 基圓直徑 (2.40) 尺間寬 mm, 尺厚 (2.41)周節 （2.42）頂隙

14、(2.43)計算過程計算結果2.2.6 表盤的設計 示數裝置是用來引入給定數據，指示儀器的工作狀態或工作結果，因此示數裝置的設計必須合理而且保證精度。在壓力表的讀數中，指針所指數值的大小代表了壓力的大小，要對表盤進行相關設計。設計表盤旋轉度數為270，最大量程為6 MPa，最小分度值為0.1 MPa，所以每一分度值所對應的角度為。分度尺寸：mm （2.46）分度數：n=60分度值： MPa （2.47）短分度線長度b可取為分度尺寸的2倍左右，即mm （2.48）長分度線長度c取為mm （2.49）分度線的寬度：當平均讀數誤差最小，取 (2.50) 2.2.7指針的設計 指針用來指示表盤上刻度的

15、讀數，在設計指標時，應該使指針有明顯的端部，以保證讀數方便、指針端部不應不小于兩刻度線之間的間隔，有足夠的強度和剛度且轉動慣量應盡可能小，一時指針工作穩定和在受沖擊時不產生永久變形。指針所選材料為SQn633B=5×a=5×0.314=1.57mm （2.51）L=1.5×b=1.5×6.28=9.42mm （2.52）計算過程計算結果 指針的形狀如圖2.3所示： 圖2.3指針2.2.8軸承的設計 在精密儀器中，有些構件為完成某一特定任務，要做轉動，擺動等形式的運動，為實現這些構件作規定的運動，必須在其相關部位上采用支承。 在精密儀器中，有很多零件或部件

16、需要作直線運動，用來保證這些零件或部件作直線運動的機構稱直線運動導軌。本設計所選用的支承為圓柱支撐。為了適應壓強大、轉速高的場合，我們選取的有具備良好的減摩、耐摩性能好的QSN663軸承間隙是靠選擇適當的基孔制間隙配合保證的。輕載、轉速高、精度較高的軸承一般選用。所選的青銅的摩擦系數為0.2，所選取小齒輪的重量為0.03N，大齒輪的重量為0.24N。選取軸承的軸頸的直徑dZ為1.5mm，軸承的直徑為3.2mm分析軸承的力矩情況：當軸頸未轉動時，軸頸與軸承在最低點接觸。軸承的支反力N與軸頸的徑向負荷Q相平衡。當軸徑受驅動力作用后，開始轉動，由于接觸處有摩擦，軸徑沿軸承孔內表面滾至點偏離最低點的其

17、他位置。這時，該點除作用有軸承的法向支反力N外，還有摩擦力F：F=f·N 式中f摩擦系數。軸承的總支反力R為：R=N計算過程計算結果又根據軸頸離平衡條件有：Q=R N=軸承中的摩擦力矩Tm為：Tm=F·=f·N·=f 因1，故上式可簡化為：Tm=f·Q· N·mm （2.59）式中 軸頸的直徑，mm。該式表明，軸承的摩擦力矩與摩擦系數、軸頸直徑和負荷成正比。綜上所述：Mf1=FQ1=0.2×0.03×=0.0045 N·mm Mf2=FQ2=0.2×0.24×=0.036 N

18、·mm2.2.9 游絲的設計 游絲屬于平面渦卷彈簧，它是由金屬帶材在一個平面內繞成的螺旋線形狀的一種慣性元件，游絲工作時其外端固定在機殼上，內端固定在轉軸上，隨轉軸一起旋轉，游絲承受轉矩而盤緊，放松時產生反作用力而工作，游絲在工作中時各圈之間是不接觸的。游絲的功能是保持儀表傳動系統單向接觸，消除齒輪。鉸銷消除產生的回差。游絲的最小彈性力矩能克服儀表傳動系統的阻力、驅動傳動機構。選擇材料為磷青銅 E=110000 MPa =600MPa選定游絲外徑D1=11 mm 游絲內徑D2=5 mmh=0.15mm，b=1mm，l=400mm，n=9.1一般取S=1020是為了獲得穩定的彈性和減小

19、殘余變形，以提高儀表的精度。因此，本設計取S=20，=90%。Mf2=0.0045Nmm計算過程計算結果由上面可知，Mf1=0.0021 N·mm Mf2=0.0168 N·mm Mf=Mf1 （2.60）=0.0021+=0.00323 N·mm式中 Mf小齒輪上的當量摩擦力矩， S安全系數， i齒輪傳動的速比i=， 齒輪傳動的效率， Mf1、 Mf2小齒輪、大齒輪軸的摩擦力矩，根據齒輪軸部件的重量計算，在裝配草圖設計后進行。 游絲在工作時，內端置于套環端面的槽中，然后沖鉚，使槽閉和夾緊游絲。游絲外部用圓錐銷將游絲外端楔緊在基體的空中，是可拆卸連接，允許改變游絲

20、的長度，以調節游絲的剛度。2.3儀表非線性設計誤差計算 儀表存在誤差，其中原理性誤差不可避免，以下進行誤差分析彈簧管壓力表標尺為線形分度，彈簧管為線性特性，齒輪傳動的速比是常數，但是曲柄滑塊機構的理論特性是超越函數，這必然造成儀表設計原理上的非線性誤差。應按標尺分度尺寸逐點計算其非線性誤差，其值應不超過儀表精度允許值的三分之一。第j個分度的非線性誤差按下式計算： （2.61) 式中，曲柄對應于每1分度的線性轉角 （2.62）計算過程計算結果 n標尺的分度數 曲柄最大位置角曲柄初始位置角對應于的曲柄實際位置角，按曲柄滑塊機構的位移方程計算： （2.63）H= （2.64）對應于每一分度的鉸銷中心

21、B的最大位移。對應于60個分度，有60組誤差 ，取其中30組做誤差分析。列出各分度非線性誤差表：(表2.4) 表2.4 誤差分析表 理論值MPa 相對誤差%0.200.020700.400.037340.600.050180.800.059381.000.065301.200.068171.400.068351.600.066091.800.061692.000.055422.200.047562.400.038522.600.028392.800.01754計算過程計算結果3.000.006303.200.005053.400.0016233.600.026903.800.036764.00

22、0.045534.200.052764.400.058334.600.061854.800.062965.000.061345.200.056655.400.048535.600.036645.800.020616.000.0002(續表2.4) 圖2.4誤差曲線計算過程計算結果將以上數據整理成誤差曲線，可以更加直觀的看出不同分度非線性誤差的具體變化規律。（如圖2.4）3結論通過精密機械課程設計，在長達將近一周的不斷探索與學習實踐中，我收獲頗豐。首先是對精密儀器研究方向有了更深入的了解，對儀器設計過程有了親身的體會，也了解到了精密儀器在實際中的發展和應用情況。同時，對相關課程精密儀器儀表機構設

23、計、儀表機構零件、機械制圖有了一次最直觀的理解，之前，我們只是將各科目的理論知識分開學習，并不知道如何相互聯系并在實際中應用。在精密儀器課程設計的過程中，理論聯系實際，對這幾門科目有了進一步的認識，逐漸理解了它們之間的關系，將之前分散的知識形成一個體系。 課程設計開始時，完全是一頭霧水，拿到設計題目不知從何下手，感覺所有的知識都擺在眼前，但具體到每一點又不知道如何去做，可以說是毫無頭緒。在老師的幫助下，我們幾個小組展開了積極的討論，從參數的選取，到具體的設計，再到繪圖，最終匯總成型，每一步都是大家共同討論的成果。雖然在這個過程中存在很多疑問，但大家總能弄明白疑惑的答案。這個過程中，我體驗到了共

24、同學習與進步的樂趣，同時也明白，要多聽取別人的想法和意見，也許你長時間沒有解決的一個問題，別人一兩句話就會為你指明方向，如果只知道自己埋頭苦干，效率并不高。所以同學和老師之間的交流是十分必要的，如果只顧做自己的，閉門造車，對自己學習與進步是十分不利的。在做自己的設計方案時，每一個細小的地方，都要通過各種方式，如上網、查設計手冊等來查清楚。最大的感觸就是，態度決定一切，細節決定成敗。一個東西，你可以湊合著把它做出來，也可以認真地把它做出來；湊合著做出來的東西，往往經不起推敲，而認真做出來的東西不僅能經得計算過程計算結果起推敲和考研，同時自己也能獲得極大的成就感，雖然累一些，但是很值得。以前經常在

25、雜志上看到，德國、日本的精密機械行業全球領先。我想，技術我們可以研究出來，而缺乏的恰恰就是那一份認真，那一份對細微之處認真考究的態度，這也就是為什么我們會和別人有很大的差距。我相信，通過這次的實踐，能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結構更緊湊，傳動更穩定精確的設備。4參考文獻（1）施立亭，儀表機構零件課程設計指導書M，東工印刷廠，1986（2）施立亭，儀表機構零件M，冶金工業出版社，1984（3）沈陽壓力表一廠：壓力表圖紙（4）東北工學院等，機械零件設計手冊M，冶金工業出版社，1979（5）西安工業自動化儀表研究所編印，測壓儀表，19835附錄A3裝配圖一張、A4零件圖兩張

26、 教師見習報告總結期待已久的見習已經結束了，在龍巖三中高中部見習聽課，雖然只是短短的兩個星期，但感觸還是蠻深的，以前作為一名學生坐在課室聽課，和現在作為一名準教師坐在課室聽課是完全不同的感受，感覺自己學到了一些在平時課堂上學不到的東西。在這里，我獲得的不僅是經驗上的收獲，更多是教學管理，課堂教學等的理念，以及他們帶給我的種種思考。教育見習實踐過程：聽課。教育見習的主要目的是讓學生在指導教師的引導下，觀摩教師上課方法、技巧等。聽課是教育見習的主要內容。我院規定在一周的見習中需完成至少6課的見習任務。我在教師的安排指導下，分別對高一、高二物理專業課型為主，其他課型齊頭的方式，積極主動的完成了聽課任

27、務，收到良好的效果。我聽的第一節課是高二（8）班，這是一個平衡班，水平不如實驗班高。在上課前。科任老師已經跟我說了這個班的紀律是比較差的，而且成績也不是很好。在我聽課期間，確實有幾個學生在課堂上說話，但是我發現了一個有趣的現象，這個現象我在往后的幾個班都發現了，就是絕大部分的學生的學習熱情都好高漲，積極舉手發言，積極參與課堂活動。我跟老師們提起這個現象的時候，科任老師就跟我說，一個班里不可能所有的學生都能全神貫注地聽完一節課，所以作為一名教師，應該想辦法吸引學生的注意力，調動的積極性，比如可以以小組為單位，以搶答計分的形式調動學生的積極性，這樣課堂氣氛就會活躍起來了。在為期兩周的見習工作中，我

28、真的有很大的感觸，我第一次感受到自己已經從一名學生向一名教師靠近，走在校園里，每當有學生叫我一聲老師，我在感到無比自豪的同時，還感受到了自己的責任。見習工作結束了，我要回到學校繼續我的學習了，但是我會好好記住我從*中學學到的一切，并應用于我的專業學習中去。一、教學管理理念 在龍巖三中，從領導階層到一位普通的科任老師，都秉承以學生為主體的宗旨進行學校的管理，進行教學工作的開展。作為一個課程改革的示范學校，一個教育實驗基地。這所學校鼓勵著老師做各種研究，各種改革。每個班主任都有著自己的管理經驗與管理宗旨。有了這種思想的自由，自然這里也就充滿著探索與嘗試，從而有所創造與進步。在我見習的班集

29、體中，班主任對他的學生說：“我要讓你們成為學習型的管理者，也是管理型的學習者。”這樣一句簡單的話，讓我感到這里老師進行班級管理的良苦用心。他們關心的不只是學生的學習，更多的是從一個完整的人的概念出發，去培養學生多方面的素質。二、教學理念 在見習期間，借著錄課的機會，我聽了很多的市級，校級的公開棵，還有理科實驗班的課。在這些課堂上，讓我看到教學改革正在悄然進行，有意識的老師正在努力體會“以學生為主體”的課堂模式。學生的創造也逐步成為教師追求的教學效果。其次，這里的老師也都在適應著多媒體教學，信息化教學，使得課堂更加生動，資源更加豐富，學生獲取學習資源的渠道也就更多。盡管，這種教學理念、教學模式的推廣仍然有很長的路，但似乎也并不遙遠，相信，這股改革的浪潮會給教育領域帶來很大的沖擊。 三、實際工作經驗 在上面，是我在這所學校感受最深刻，也是認為最有意義的