应变管式测压传感器设计书.doc

传感器课程设计 说明书 设计题目：应变管式测压传感器 专业：电子工程系测控技术与仪器 学号：xxxxxxxxxx 设计者:xxx 指导教师：孟立凡 完成时间：2011年5月 学校名称：xxx 设计任务书 设计题目：设计一应变管式测压传感器 设计目的： ：通过课程设计，综合应用传感器的基本原理和已修课程的理论和相关知识，掌握课程设计的一般规律，培养运用所学知识解决实际问题的能力。把实际问题联系到所学相关课程上来。 ：通过课程设计，培养空间想象能力，培养良好的科学研究习惯即遇到问题自己查找相关资料。学会使用规范的学科语言进行表述。 ：培养严谨的工作作风。 原始数据: ：满量程压力 200kg.f/cm2(20Mpa )) ：最大应变 1000-1500με ：连接用螺纹 M16×1.5 ：最大外径 Φ24mm ：应变管固有频率在10KHz以上 ：供桥电压 3V 设计要求： ：传感器装配图一张（3#纸） ：零件图三张（3#纸） ：设计说明书一份 设计内容： 方案论证，结构选择 结合所学的薄壁圆筒式应变压力传感器，可选择此结构，该传感器主要用来测量液体的压力。当被测压力P进入应变管的内腔时，使筒发生形变，考虑到产品的实际应用，应变管的安全性和准确性，应设计一套筒和与被测体连接的螺纹。 应变管的设计与计算： ：材料选择 根据原始数据分析选择Qbe2 E= 1.31×105Mpa； σb=1250 Mpa ；安全系数：n=5；材料密度 ρ=8.23g/cm3 ；许用应力[σ]=250 Mpa ：应变管设计 根据所给的技术要求及薄壁圆筒的理论设计应变管的相关数据如下： h=0.65; d0=10;L1=7; L2=7; Lw=9; L3=6，Lm=3 其余尺寸如图 ：①环向应力 =（20*10）/(2*0.65)=153.8Mpa ②轴向应力 =（20*10）/(4*0.65)=76.9Mpa ③合成应力 =(153.82+76.92)?=171.95Mpa250Mpa ④最大应变值 =171.95/1.31×105 = 1312.3μm1500μm ⑤有效工作长度 =8.1~9.1,在这里取Lw=9mm Lg为应变管长度，Lg=3mm ⑥螺纹强度校核 按仪器零件螺纹强度校核连接螺纹的长度,L2部分没有受到任何力的作用，只固定套筒即可，选择四个螺距加一个1mm的退刀槽即可，对L1部分受到轴向压力，螺纹受切向应力作用，如果将一圆螺纹沿径向展开，则可以看做是πD的悬臂梁，假如螺纹受到的力平均为F÷d，则螺纹牙危险截面的剪强度条件为τ=F/（Dπbμ)=[τ],则μ=[τ]/(Dπb)=2.1，μ为螺纹工作圈数，这里取μ=4。 ⑦应变管固有频率 = 19.9KHz10KHz （=26） ⑧最大输出电压 =3*2*1312.3/4V=0.0197mV 以上指标均在技术要求范围内，满足要求。 套筒的设计：套筒只需满足与传感器保留一定间隙，且壁的厚度做出螺纹即可。这样壁厚取2mm，内径15mm，外径20mm,高度35mm,套筒孔径4mm，具体尺寸见零件图。 挡板的设计：由于设计的传感器较小，所以挡板应尽量设计的小，所以设计成长15mm,宽4mm，孔径应略大于螺纹取直径3mm，厚度为1mm具体尺寸见零件图。 参考资料：, 1、《传感器原理与应用》 孟立凡主编 电子工业出版社 2、《机械设计》纪石刚主编 高等教育出版社 3、《机械设计课程设计手册》 吴宗泽 罗胜国主编 高等教育出版社