中北大学传感器设计指导书

中北大学传感器课程设计指导书

传感器课程设计说明书

设计题目 单 位：设 计 者：

指导教师：完成时间：2011年5月

中北大学传感器课程设计指导书

一、 设计任务书

1.设计题目： 设计一个应变式测压传感器

2.设计目的：1)通过课程设计，综合运用传感器的基本原理和一修课程的

理论与相关知识、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。

2)通过课程设计培养空间想象能力培养良好的遇到问题自己

查找相关资料来解决问题的科学研究习惯，学会使用规范的

学科语言进行表述。

3)培养严谨的工作作风。

3.原始数据：

1、满量程压力 300kg.f/cm2(30Mpa ))

2、最大应变 1000-1500με

3、连接用螺纹 M20×1.5

4、最大外径 Φ26mm

5、应变管固有频率在10KHz以上

6、供桥电压 3V

4.设计要求: 1)传感器装配图一张（A3纸）

2)零件图三张 （A3纸）

3)设计说明书一份。

二、设计内容：

1．方案论证结构选择

结合所学的波比圆筒式应变压力传感器、可选择此结构、该传感器主

要用来测量液体压力，当被侧压力P进入应变管内时，是桶发生变形、考

虑到产品实际应用及应变管的安全性和准确性，应设计一个套筒和被测液

体连接的螺纹。

2．应变管的设计与计算

(1) 材料选择

根据原始数据分析选择：35CrMnSiA E= 2.1×105Mpa σb=1650 Mpa

安全系数 n=5 许用应力: [σ]=330 Mpa 材料密度:ρ=7.85g/cm3

(2)应变管设计

根据所给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=0.6 d0=10.8 d1=12 其余尺寸见图

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① 环向应力 x P d030 10.8 270MPa 2h2 0.6

P d030 9 135MPa 4h4 0.8

22② 轴向应力 y ③合成应力 max x y 302MPa 330MPa

④最大应变值

E 302MPa 1438 m 2.1 105MPa

⑤有效工作长度 Lw 2.5d0 h (1.2~1.5)Lg=8.1～9.1 2

取Lw=9 Lg=3mm 应变片的长度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

n F Db0.6 DbP (d0)2 330 106 (10.8 10)230.6 302 10 20 10 1.5 10 46 3 3 0.28

这里取n=4 ，完全满足要求。

⑦应变管固有频率

0.13E0.132.1 1011

f 13.7KHz 10KHz 33L 49 107.85 10

(L L1 L2 LW Lg）

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⑧最大输出电压 Usc 1U0K 0.25 3 2 1438 10 6 2.157mV 4

3、套筒的设计

套筒只需满足与传感器保持一定间隙且壁厚做出螺纹即可，可选壁厚

为2mm，外径为24mm，内径为16mm， 长度为38mm，套筒上孔径为2mm，具体见零件图

4、挡板的设计

为减小对结果的影响应使挡板较小，可设计长为24mm，宽为6mm，孔径应略

大于螺柱取3mm，厚度为1mm，具体尺寸见零件图

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三、参考资料

《机械设计》 纪名刚 主编 高等教育出版社 《传感器原理及技术》 孟立凡 郑兵 主编 国防工业出版社 《机械设计课程设计手册》 吴宗泽、罗圣国 主编 高等教育出版社