目錄 主要結果:TOC\o"1-5"\h\z1?弓1言 2\o"CurrentDocument"課程設計的目的 2\o"CurrentDocument"設計任務 2設計要求 3.正文 4設計方案 4標尺指針 4齒輪傳動 4齒輪滑塊結構 4彈簧管 4游絲 4\o"CurrentDocument"測量計算 4彈簧管 5彈簧管的強度校驗 8齒輪傳動機構 9曲柄滑塊機構 10大小齒輪的設計 12表盤的設計 14指針的設計 14軸承的設計 15游絲的設計 17\o"CurrentDocument"儀表非線性設計誤差計算 18\o"CurrentDocument".結論 20\o"CurrentDocument"4參考文獻 215附錄… 21word文檔可自由復制編輯.引言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)培養理論聯系實際的正確設計思想，培養獨立分析、解決工程問題的能力；⑵掌握機械工程設計的一般方法及過程；⑶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。設計任務設計普通型彈簧壓力表，其技術要求為:測量下限為0，測量上限為6,單位為MPa(10kgf/cm2)(2)精度等級 1.5級(3)外形尺寸圖1.1外形尺寸word文檔可自由復制編輯

接頭位置為徑向；表殼無邊；表殼公稱直徑D=100mm；H<60mm，B<100mm，a<25mm,d=M20x1.5，s=17o_028，L=20土0.52，h=5土0.30，4=6_0.30（4）標尺特性等分分度；標度角：270°；最小分度值為0.1MPa（x10kgf/cm2）表1.110.401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2.546101625最小分度值0.050.10.10.20.50.51.3設計要求（1）設計裝配圖1張（1#圖紙，594x841）（2）設計說明書1份2.正文設計方案（機構圖）標尺指針標度角、分度角、分度尺寸、標線尺寸、指針形狀和剖面、指針與標線的重合長度；指針與小齒輪軸的連接結構。齒輪傳動word文檔可自由復制編輯中心距、模數、小齒輪齒數，大齒輪的扇形角，齒輪付的初始嚙合位置，小齒輪軸的結構，扇形齒輪的結構。齒輪滑塊結構可調節環節的結構；曲柄長度調節范圍；連桿長度；彈簧管自由端的結構；機構初始位置的調節范圍。彈簧管彈簧管的中心角，中心曲率半徑，剖面形狀及長軸、短軸半徑。固定端及自由端的結構。游絲外徑、內徑、剖面厚度及寬度、圈數及內外端連接方法。全面了解儀表各零件的功用、結構及互相之間的連接方法。2.2測量計算原始設定參數：見表2.1表2.1原始設定參數毛外徑d壁厚h簧管內徑Di截面短軸2B量程上限p15mm1.35mm64mm5.8mm6mp彈性模量E純中心角Y自由端長f分度數N機構組數n113000pa2105.46020泊松系數go自由端角g0.3215°表2.2基本尺寸表長半軸a短半軸b壁厚h參數X系數a系數P純中心角Y9.45072.2251.350.5280.430.122210°word文檔可自由復制編輯

簧管中徑R自由端長f自由端角go管端位移Smax自由位移S'max連桿長l曲柄長r34.95.415°3.12453.20942.2617.5466偏距e角度差△q傳動角Q。滑塊夾角0。連桿夾角6初始角a。工作轉角^a30.187-32.374.36°37.4°30.99°53°20°中心距a。中心距離^a。大輪齒數Z2小輪齒數Z1理論速比ig速比誤差5ig模數m14.8340.01412301713.52900.002180.122.2.1彈簧管根據彈簧管的簡單工作原理，彈簧管的一端封閉，另一端連接進液管。當液體流入彈簧管時，由于壓力的作用使得彈簧管產生形變，以指示儀表盤產生測量結果。彈簧管的自由端鉸銷中心B的最大位移為Smax彈簧自由端A的最大位移為Smax。它們之間的關系是：word文檔可自由復制編輯\\\\\\\WY(y-siny)Y(y-siny)+(1-cosy)2，S=S

maxmax一""叫2+[1-cosy+fxyxcos012TOC\o"1-5"\h\zR)I R)(2.1)根據橢圓的性質，2x(2A—2B)+3.1416x(2B—h)=3.1416x(d—h) (2.2)外長軸半徑A=(d-2B)x3.146/4+B=(15-2x2.9)x3.146/4+2.9 (2.3)=10.1mm簧管內長半軸a=A-h/2=10.1-1.35/2=9.45mm (2.4)簧管內短半軸b=B-h/2=2.9-1.35/2=2.225mm (2.5)彈簧中徑 R=DJ2+B=2.9+64/2=34.9mm (2.6)X=RH/a2=34.9x1.35/9.45072=0.528 (2.7)word文檔可自由復制編輯

1—cosy+連桿夾角連桿夾角。'=tg-1 fxyxcos日fxyxsin日5.4x3.6652xcos15。1—cos210o— fxyxcos日fxyxsin日5.4x3.6652xcos15。1—cos210o— =tg—1 2100—sin2100—34.95.4x3.6652xsin15。34.9=30.99。(2.8)彈簧管中心角相對變化量Ay .1—u2 R2——=p* * yEb*h(b2)*卜—晟J*,1—0.322 34.92 八=6x x x(1—1130002.225x1.350.432.22529.452(2.9)x 0.122+0.5282:0.01959自由端鉸銷中心8最大位移Smax-Smax-xRx、；'(y—siny)2+(1—cosy)2”二0.01959y=0.01959x34.9x、,'(3.6652—sin210。”+(1—cos2100)2=3.1245mm自由端A最大位移自由端A最大位移(2.10)Smaf3.1245mm/ . fysin日 fycos日、(y—siny— )2+(1—cosy+— —)2R Rmaxmax、:'(y-siny)+(1-cosy)maxmax=3.1245x(3.6652—sin210。—(1—cos210=3.1245x(3.6652—sin210。—(1—cos210o+5.4x3.6652xsin1534.9o—)2+5.4x3.6652xcos1534.9o—)2《(3.6652—sin2100)2+(1—cos210。”=3.209mm（2.11）word文檔可自由復制編輯

2.2.2彈簧管的強度校驗彈簧管壁的法向應力。和切向應力。按下式計算3P+X3P+X2S' =3.209mmmax式中Q和。需要從表中查出“十”對應于彈簧管外壁，“一”對應于彈簧管內壁。最大當量應力od為o=O2+O2-oxo (2.14)d n tnt彈簧管的O 位置決定于彈簧管尺寸比例，有以下幾種情況dmax（1）當a<2時，o 在短軸上；TOC\o"1-5"\h\zb dmax（2）當2<a<4,X=RXh<0.4時，須按公式計算各點的b a2Od,做Od的分布圖，方能確定Odmax及其位置；（3）當a>4,X=3>0,4時，強度危險點出現在長軸上。b a2當u=0.3時，最大的當量應力od按下式計算：（2.15（2.15）P+X2Q要由查表得出。由于我們所選用的：a=9.45 b=2.225貝Ua=4.25，由此查表2.3，可知bQ=-0.575，并且強度危險點出現在長軸上。取u=0.3,則最大的當量應力o：d表2.3。值word文檔可自由復制編輯

a/b1.52345Q—0.446—0.494—0.547—0.575—0.593a/b678910Q—0.605—0.613—0.60—.0625—0.629334.92

=6x x9.452(1-V(1-V2.66X 0.122+0.5282二294.992.2252)9.452Jx0.575規定安全系數S二0p=2.15od則o=Sxod=2.15x294.99=634(2.16)根據所計算出的。=634我們選定QSn6.5?6.1硬材料作為p彈簧管的鑄造材料其材料比例極限為。=686P2.2.3齒輪傳動機構參考文獻查找齒輪傳動的速比選擇速比\=13.5計算出扇形齒輪工作轉角aw;(2.17)式中270°——二20°i13.5

god=294.99o=634選定小齒輪的齒數，在一般情況下為了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word文檔可自由復制編輯

小齒輪的齒數為20。, Z.一則，根據％=幺得gZ1Z2=iZ1=13.529X17=230 (2.18)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14.834則m=2a0=2X鳳834=0.12 (2.19)Z1+Z2 17+230在標準中選取齒輪模數m=0.12精算中心距a= Km(Z+Z)=1x0.12x(17+230)=14.82mm/2 1 2 2(2.20)扇形齒輪的扇形角。2按下式確定：。＞1=27°1=20。 (2.21)2i13.5所以取扇形角1=65.54。22.2.4曲柄滑塊機構由于彈簧管具有線性特征，齒輪傳動放大機構具有恒定的速比，只有曲柄滑塊機構的速比也是固定的，才能得到均勻分度標尺。雖然曲柄滑塊機構的速比是機構尺寸和位移的函數，但是只要合理選擇各桿長度和機構出事位置及工作范圍，可得到近似于常數的速比。由相對連桿長九=l/r=42.261/7.5466=5.6及相對偏距￡=e/r=30.187/7.5466=4.0差近似線性傳動規律參數表可知a=33。,a。=53。。曲柄長a=20。a=14.82mm12=65.54。word文檔可自由復制編輯

r=S/[sina—sina -JX2一(cosa-s)2+J九2一(cosa -s)2]max 0 max 0 max 3.209 sin53o-sin33。一舟2-(cos530-4)2+J5.62-(cos330-4)2=7.5466mm連桿長l=Xxr=5.6x7.5466=42.216mme=sxr=4x7.5466=30.187mm滑塊夾角o .e-rxcosa .30.187-7.5466xcos53°?,cp=arcsin o=arcsin =37.400 l 42.216傳動角。0=900-a0+P0=900-530+37.40=74.40 (2.25)O,點橫坐標X=R-fsinR-1sin(P+4')-rsin(4-P-4')=34.9-5.4xsin15。-420.216xsin(3740+30.99。) 小(2.26)-7.5466xsin(74.40-37.40-30.990)=-6.4870、點縱坐標Y=fcosR+1cos(P+①')-rcos(W-P-①')=5.4xcos150+47.4xcos(37.40+30.990) (227)-7.5466cos(74.40-37.40-30.990) ^=13.367中心距00、a01=XX2+Y2=,(-6.487)2+13.3672=14.8361mm(2.28)r=7.5466mml=42.216mme=30.187mmp0=37.40。0=74.40X=-6.487mmY=13.367mmword文檔可自由復制編輯

Aa=|ao1—a02=14.834—14.8361|=0.0021mmAa=|ao1—a02=14.834—14.8361|=0.0021mm （2.29）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0.0003%符合要求。圖2.2曲柄2.2.5大小齒輪的設計模數m=0.12壓力角a=20。Z齒數1Z2二17二230分度圓直徑d=mZ=0.12義17=2.04mmd2=mZ2=230*0.12=27.6mm齒頂圓高h-h*xm-1x0.12=0.12mmaa齒根高h-(h*+C*)m-(1+0.25)x0.12-0.15mmfa(正常齒h*-1模數m=0.12時C*-0.35)d-2.04mm1d-27.6mm2齒全高h-h+hf=0.12+0.15-0.27mmh-0.12mmah=0.15mm齒頂圓直徑d=(Z+2h*)m=(17+2x1)x0.12-2.28mma1 1ad2=(Z2+2h*)m=(230+2x1)x0.12-27.84mmword文檔可自由復制編輯

齒根圓直徑d=(Z—2h*-2C*)m=(17—2xl—2x0.35)x0.12=1.716mmf1 1 ad=(Z-2h*-2C*)m=(230-2x1-2x0,35)x0.12=27.276mmf2 2 a基圓直徑d=dcosa=2.04xcos20。=1.9169mmd=dcosa=27.6xcos20°=25.935mm周節P=九m=3.1416x0.12=0.3769mm (2.37)齒厚c冗m3.14x0.12cyccl /ccc、S= = =0.1885mm (2.38)2 2齒間寬e=nm=3-4x0.12=0.1885mm (2.39)2 2中心距a=1(d+d)=1(2.04+27.6)=14.82mm (2.40)2122頂隙C=C*m=0.35x0.12=0.042mm (2.41)齒輪傳動速比i0=270/Aa=270/20=13.5 (2.42)h=0.27mmd=2.28mmd=27.84mmdI=1.716mmd=27.276mmf2d=1.9169mmb1d=25.935mmb2P=0.3769mmS=0.1885mme=0.1885mma=14.82mmword文檔可自由復制編輯

誤差i-i13.529-13.55=3—以=? x100%=0.21%(2.43)C=0.042mmig ig013.52.2.6表盤的設計表盤旋轉度數為240。,最大量程為6MPa,最小分度值為0.1MPa,所以每一分度值所對應的角度為3.5。。分度尺寸：- 3.50 , 、Al=9-r=——x兀x44=2.687mm （2.44）1800分度數：n=60 八一八 6分度值：AA=max min=一=0.1MPa （2.45）n 60知分度線長度b可取為分度尺寸Al的2倍左右，即i0=13.55.=0.21%b=2Al=2x2.687長分度線長度c取分度線的寬度：當a=0.1Al=0.26872.2.7指針的設計指針所選材料,B=5Xa=5X0.L=1.5Xb=1.5-.□巴=5.374mm為c^1.62b=1.62x5.374=8.705mm土氏10%時，平均讀數誤差最小，取Al為SQn6—3—32687=1.3435mmX5.374=8.061mm￡3clmm'v\f(2.46)(2.47)(2.48)(2.49)(2.50)Al=2.687mmAA=0.1MPabx5.374mmcx8.705mmB=1.3435mmL=8.061mmword文檔可自由復制編輯圖2.3指針2.2.8軸承的設計儀表工作時，其構件有的轉動，有的移動，有的作復雜運動。為保持機構作缺定的相對運動，各相臨機構之間必須用支撐和導軌連接。本設計所選用的支撐為圓柱支撐。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QSN6—6—3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H7。f7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。選取軸承的軸徑的直徑dZ為4mm，軸承的直徑為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。word文檔可自由復制編輯

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=、加2+F2=NJ1+f2又根據軸頸離平衡條件有：Q=Rn=jQv11+f2軸承中的摩擦力矩Tm為：T=F?dz=f?N?dz=Qfdz (2.51)m2 2J1+f2 2因f2《1,故上式可簡化為：T=f?Q-4N?mmm 2式中d 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。.一… d 07綜上所述：Mf1=FQ1±=0.2X0.03X07=0.0021N?mm2 2d 07Mf2=FQ2dz=0.2X0.24X07=0.0168N?mm2 22.2.9游絲的設計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Mmin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=110000MPa 。j600MPa選定游絲外徑D1=11mm,游絲內徑D2=5mm,h=0.15mm,b=1mm,l=400mm,n=9.1一般取S=10~20是為了獲得穩定的彈性和減小殘余變形，以提高word文檔可自由復制編輯

Mf2=0.0168N,mmMf=0.003483N,mm儀表的精度。因此，本設計取S=20,Mf2=0.0168N,mmMf=0.003483N,mm由上面可知，Mf1=0.0021N-mmMf2=0.0168N?mmMf=叫+普 （2.52）=0.0021+0.0168=0.003483N?mm13.5x90%式中Mf一小齒輪上的當量摩擦力矩，S—安全系數，i一齒輪傳動的速比i=駕=幺，12 123Zn一齒輪傳動的效率，Mf1、Mf2一小齒輪、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，允許改變游絲的長度，以調節游絲的剛度。2.3儀表非線性設計誤差計算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a=aQ）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：8=d0—ia-a：=a—a：小。％ （2.53）J n-Aa a3式中，Aa一一曲柄對應于每1分度的線性轉角Aa=a0%nword文檔可自由復制編輯

(2.54)n——標尺的分度數amax——曲柄最大位置角a0——曲柄初始位置角aj——對應于S；=j-AS的曲柄實際位置角，按曲柄滑塊機構的位移方程計算：a-sin-112一G2T2-H2+次_1土 (2,54)j 2r?e2+H2 HH=S'.+ql