第五章(连杆机构).ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 机械式测量仪表的组成 灵敏元件 传动机构 示数装置 p s ? 将感受的物理量转换为元件的变形位移。 如：弹簧管－流体压力 真空膜盒－高空至地面的距离 双金属片－温度 解析法设计曲柄滑块机构 机械式测量仪表的组成 灵敏元件 传动机构 示数装置 p s ? 指针， 等分刻度度盘 将灵敏元件位移传动到指针 机械式测量仪表的组成 灵敏元件 传动机构 示数装置 p s ? 因灵敏元件的转化特性存在误差，故要求传动机构： ① 具有调整环节以改变传动比；② 具有非线性补偿功能，以校正敏感元件特性的非线性误差。 曲柄滑块机构作为传动机构，可实现上述要求： ① 调整构件尺寸可改变传动比；② 曲柄滑块机构传动特性具有非线性，利用其非线性可以抵消灵敏元件非线性误差，使仪表测量精度满足要求。 解析法设计曲柄滑块机构 一、曲柄滑块机构的传动特性 滑块位移S与曲柄转角?之间的关系称为曲柄滑块机构的传动特性。 S＝f(?) A B C s e a b + － ?0 ? ?0 ? 曲柄滑块机构 y x C’ O 曲柄滑块传动特性方程 当滑块为主动件时，机构的传动比： 为简化计算，便于制成相应图谱，特引入无量纲系数： ①滑块相对位移 ②连杆相对长度 ③相对偏距 代入曲柄滑块特性传动方程得： 得相对传动比： ia|?=0=1 相对传动比和绝对传动比之间的关系 1 若确定，则得ia- ?图谱 曲柄滑块机构的曲线 1 ia－? 二、非线性补偿设计 举例：压力表设计中的曲柄滑块机构 （一）压力表设计任务要求： a. 测量范围0～1Mpa b. 指针、度盘示数，度盘标度角270°，等分刻度 c. 压力表精度为1.5级 解析法设计曲柄滑块机构 压力表测量允许误差 1.5级表测量允许误差为：在测量范围内任一压力处测量值与标准值（标准表的示值）之差小于满幅压力pmax?1.5%。 即仪表允许误差?为 ?＝1Mpa ?1.5% ＝0.015Mpa 若压力表示值曲线全部在两条平行虚线内，仪表为合格。 图中在满幅压力和中间一段压力处测量误差大于允许误差，为不合格！ ? P (Mpa ) ? 270° 1 0 压力表示值 标准表示值 测量允许误差 ? （二）弹簧管特性 测量压力的敏感元件－弹簧管 自由端封闭 在被测压力p的作用下，弹簧管自由端沿固定方向产生直线位移s，该直线与自由端切线t-t成?角，?由弹簧管中心角?0决定。即?＝f ? (?0)。 自由端位移s与压力p成正比，即s=Ks?p，故弹簧管具有线性转换特性。 R0 ?0 O t t s ? p C （三）线性传动方案 弹簧管 齿轮传动 指针－度盘 p s ? (线性转换) (线性传动) (线性刻度) O t t s ? p C 批量生产中的弹簧管特性离散度很大，并存在非线性，造成满幅测量值或某一段测量值超差。而齿轮为恒定传动比传动，对传动比没有调整功能。故此方案不能满足仪表测量精度要求。 O t t s ? p C ? （四）加入曲柄滑块机构进行非线性补偿方案 采用二级放大传动，第一级为曲柄滑块机构，用于非线性补偿，应按近似线性传动特性设计机构参数；第二级为齿轮传动。 弹簧管 齿轮 指针度盘 p s ? (线性转换) (线性传动) (线性刻度) 曲柄滑块 ? (近似线性传动) 曲柄滑块机构设计的原始数据 ①滑块最大位移smax： smax即弹簧管满幅压力 时位移。 ②曲柄工作转角?g： ?g=270°/i2 i2 －二级齿轮传动比 O t t s ? p C ?0 e B A E a b 曲柄滑块机构的设计步骤 ① 初步选定曲柄滑块 机构的?、? 的值，即 在 曲线谱中选定 一条曲线。 ? ia ? =1 ?＝4 O ia－? 曲柄滑块机构设