【正文】 或受剪螺栓聯(lián)接來傳遞。假設(shè)各螺栓受載均勻，每個螺栓所受軸向工作載荷為： 每個螺栓所承受總拉力為： 式中： Z—— 螺栓組的個數(shù)。計算時，假設(shè)螺栓孔與孔壁表面壓力分布是均勻的，由于這種聯(lián)接所受的預(yù)緊力很小，所以在計算的時候，可以不考慮預(yù)緊力和螺紋力的影響螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為： 螺栓桿的剪切強度條件為： 式中： F —— 螺栓所受的工作剪力, N； d —— 螺栓剪切面的直徑, mm； h —— 螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度, mm； [σp]—— 螺栓桿與孔壁擠壓面的許用擠壓應(yīng)力，MPa； [τ] —— 螺栓材料的許用切應(yīng)力， MPa； 螺栓組受單一載荷的受力分析進行螺栓組的受力分析的目地是：根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載荷情況，求出受力最大的螺栓及其所受得力，以方便進行螺栓聯(lián)接的強度計算。 影響邊栽下疲勞強度的主要因素是應(yīng)力幅。求出F0后，即可進行單個螺栓的強度計算，考慮到連接在工作載荷F作用下可能進行補充擰緊，故將總拉力增加30%, 以考慮擰緊時螺紋力矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的影響。： 僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接 受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接這種受力形式的緊螺栓聯(lián)接較為常見，安裝時擰緊螺栓，使螺栓受預(yù)緊力 F‘。 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接 在擰緊力矩的作用下，螺栓除受預(yù)緊力F‘ 的拉伸而產(chǎn)生拉應(yīng)力外，還受螺紋摩擦力矩的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。綜合考慮以上的幾個方面，確定出本螺栓組實驗臺的布置形式，主要做成以下形式，：. 單個螺栓連接的強度計算單個螺栓的受載形式不外乎就是受軸向力或橫向力，在軸向力的作用下螺栓桿和螺紋部分可能會發(fā)生塑性變形或斷裂；在橫向力的作用下，采用鉸制孔用螺栓時，螺栓桿和孔壁的接合面上可能會發(fā)生壓潰或螺栓桿被剪斷等。布置螺栓時。（2） 螺栓的布置使各螺栓的受力合理 ，當然螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)使螺栓的位置適當靠近連接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力。 螺栓組聯(lián)接形式螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的在于合理的確定連接幾何面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求個螺栓和連接接合面的受力均勻，便于加工和裝配。 其中尤以螺栓組聯(lián)接的受力分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及加載系統(tǒng)最為重要。 第二章 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力分析 設(shè)計螺栓組實驗臺，必須要了解并要掌握螺紋聯(lián)接的物理性能，必須明確螺栓組實驗臺設(shè)計目的。實驗者根據(jù)所需選擇相應(yīng)的載荷形式，并且要輸入對應(yīng)載荷的大小，即完成載荷的施加過程。實驗者可通過下拉框隨意選擇所需要的分布組合，由于采用了虛擬技術(shù)，可方便的實現(xiàn)若干個螺栓任意的組合為各種布置形式。 虛擬實驗臺的設(shè)計簡介虛擬多功能螺栓組實驗臺是在實物實驗臺的基礎(chǔ)上運用高級編程技術(shù)。為了激發(fā)學生的實驗興趣，調(diào)動學生的積極性，將計算機引入了實驗教學中。 計算機在實驗臺中的應(yīng)用隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，人類進入了信息化時代。這樣實現(xiàn)了四種基本載荷的施加。繪制其受力變形線圖。綜合眾多聯(lián)接要求，設(shè)計出該“多功能螺栓組實驗臺”，實現(xiàn)了加載方式多樣性以及實驗測試的多樣性。因此，對螺紋聯(lián)接有著深層次研究的必要。這也是高校開展教學改革，本著教育為本生產(chǎn)服務(wù)的思想的要求。同時，該實驗臺通過螺栓組個數(shù)和布置形式的變化，螺栓組止境的任意改變以及螺栓材料的任意改變，載荷的加載方式，大小的可變性，輸出結(jié)果的全面性等，才真正意義上突破了物理實驗臺的缺陷，才真正意義上實現(xiàn)“多功能”。實驗內(nèi)容和功能是相輔相成的，根據(jù)內(nèi)容的要求，實驗臺應(yīng)具有如下的功能單元：（1） 螺栓組布置單元：組成不同布置形式的螺栓組，并可方便地改變和 更換螺栓組中螺栓的材料、直徑、及尺寸等參數(shù)；圖 虛擬螺栓組實驗臺螺栓的布置形式（2） 加載單元：對螺栓組施加軸向拉伸、扭轉(zhuǎn)力矩、橫向剪切、傾覆力矩等單一載荷形勢，或以上各種載荷形式共同作用的聯(lián)合載荷。 載荷的施加加載實現(xiàn)的過程（3） 實驗結(jié)果處理單元：在以上兩項單元內(nèi)容確定的情況下，得出螺栓組中個螺栓的受力，進而確定受力最大的螺栓及其所受的力，并按螺栓和被連接件的受力、變形協(xié)調(diào)關(guān)系繪制其受力——變形線圖。計算機輔助教學以它獨有的特點，受到越來越高的重視，一步步代替了傳統(tǒng)的教學模式。多功能螺栓組虛擬實驗臺可以說是計算機上實現(xiàn)的裝置。它是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的高級程序設(shè)計語言，實現(xiàn)多功能螺栓組實驗功能的計算機虛擬，且借助于3獲得動畫效果，從而達到實用的目的。對于其他參數(shù)的選擇和確定，實驗者只需要根據(jù)需要的點擊相應(yīng)的按鈕，如選擇輸入螺栓的材料、性能等級、螺栓直徑和聯(lián)接的防滑系數(shù)、摩擦系數(shù)等。如果需要改變載荷形式或其數(shù)值的話，只需重復(fù)以上全部過程對其進行重新選擇和輸入即可。只有這樣，我們才能夠做到在實驗中處理好所面對的各種各樣問題。 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力分析大多數(shù)機器的螺紋聯(lián)接件都是成組使用的，其中以螺栓組聯(lián)接最具有典型性，它們與被連接件構(gòu)成了螺栓組聯(lián)接，下面介紹的是螺栓組聯(lián)接的設(shè)計及計算。為此，設(shè)計時應(yīng)綜合考慮以下幾個方面的問題：（1） 螺栓與螺母的底面應(yīng)該平整，并與螺栓的軸線相垂直，以免引起偏心載荷。（3） 接合面的幾何形狀通常都設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀。各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機體壁間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需要活動空間的大小來決定。 因此，對于手拉螺栓，其設(shè)計準則是，保證螺栓的靜壓力或疲勞拉伸強度； 對于受剪螺栓，設(shè)計準則是保證螺栓的擠壓強度和螺栓剪切強度。使螺栓處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。根據(jù)第四理論分析，螺栓的總拉力F0除與預(yù)緊 F‘、工作拉力F有關(guān)外，還受到螺栓剛度Ca和被聯(lián)接件剛度Cm等因素的影響?？傻贸雎菟ǖ奈ｋU截面的拉伸強度條件為： 或： 式中：各符號的意義同前。因此螺栓疲勞強度的校核公式為： 式中：[σa]—— 螺栓的許用應(yīng)力幅，MPa. 受剪的鉸制孔用螺栓聯(lián)接這種聯(lián)接是利用鉸制孔用螺栓來承授工作載荷F。分析時，通常作一下假設(shè)：① 被聯(lián)接件為剛體，受載后連接接合面還保持平面；② 螺栓組中各螺栓的拉伸強剛度或剪切剛度（即螺栓的各材料、直徑、長度）和預(yù)緊力大小相同；③ 螺栓工作在彈性范圍內(nèi)； 而且，螺栓組的對成中心與連接接合面的形心重合，承載后結(jié)合面仍保持為平面。 受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接對于受拉的普通螺栓聯(lián)接，設(shè)計時通常以連接的結(jié)合面不滑移作為計算準則，在橫向載荷F作用下，各螺栓所承受的工作載荷是均等的，因此對于普通螺栓聯(lián)接應(yīng)保證連接預(yù)緊后，結(jié)合面所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷。 ：采用受拉的普通螺栓聯(lián)接時，靠連接預(yù)緊后的在結(jié)合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩T。并且底板有繞對稱軸線OO翻轉(zhuǎn)的趨勢，對稱軸線左側(cè)的螺栓被擰緊時螺栓的軸向力增大；而對稱軸線右側(cè)的螺栓被放松時使螺栓的預(yù)緊力F’減小。在實際的使用中，螺栓組聯(lián)接所受的工作載荷通常是以上四種簡單受力狀態(tài)的不同組合。第三章 螺栓組實驗臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計本章介紹的主要內(nèi)容有：試驗機的型式、載荷施加方式、試驗機可以實現(xiàn)地功能、被聯(lián)接件的型式等。選擇臺式結(jié)構(gòu)主要原因有：㈠ 對加載裝置的分析，如果實驗臺的底座設(shè)計的較低的話，在整臺試驗機在沒有別的支撐時，會造成操作面過低，帶來工作上的不方便；若降低座設(shè)計的較高的話，則會造成材料上的浪費，會制造成本的增加，導(dǎo)致其經(jīng)濟性較差。但臺式試驗機的空間會比立式占用的空間要小。考慮兩種加載方式的優(yōu)缺點，本次設(shè)計會采用液壓加載方式。 比較機械加載與液壓加載方式，考慮到本次設(shè)計的要求，本次設(shè)計采用液壓加載方式。 聯(lián)接形式在前面的章節(jié)中，已經(jīng)對螺栓的形式作了介紹，下面就連接件與被聯(lián)接件作詳細的設(shè)計說明：對于聯(lián)接件，與之相配的螺母強度等級為5級。還要考慮到貼片的方便。除了要達到這幾個方面的要求，技術(shù)上的問題以外，還必須要具有正確的設(shè)計指導(dǎo)思想和豐富的實踐經(jīng)驗。在擬定系統(tǒng)方案以前，必須要明確哪些工做機構(gòu)需要用液壓系統(tǒng)來完成，哪些工作機構(gòu)應(yīng)用其他傳動方式去完成更合理。如能綜合運用各種傳動方式，注意揚長避短，設(shè)計出的機器才會是先進的和合理的。一邊決定系統(tǒng)選用的元件精度和基本回路的形式，還要明白系統(tǒng)的工作環(huán)境情況，如高溫、低溫、潮濕、灰塵、振動、腐蝕等因素，以便采取相應(yīng)的特殊措施，還要知道設(shè)備是固定使用還是行走使用等。（2） 由于活塞運動距離較短，所以多液壓活塞的運動速度并沒有較高的要求。這樣可實現(xiàn)同樣的功能而精低成本。一般情況下，中低壓系統(tǒng)多使用齒輪泵和葉片泵，而高壓系統(tǒng)則主要使用各種柱塞泵。同樣，這也不是絕對的，例如，對于那些形成長的直線運動或要求唯一準確的直線運動機構(gòu)，也可采用油馬達徑向絲杠傳動。液壓傳動系統(tǒng)幾乎都采用前兩種油液，特別是各種礦物油，它既可滿足一般液壓系統(tǒng)的要求，價格又便宜；合成油液具有優(yōu)良的品質(zhì)指標和特殊物質(zhì)，但目前產(chǎn)量較少，成本高，不宜多用，常用于某些有專門技術(shù)要求的精密系統(tǒng)中。液壓缸采用豎直安裝，活塞桿工作時承受拉應(yīng)力。連接中所受的橫向載荷靠被聯(lián)接件結(jié)合面的摩擦力來傳遞，其實小形勢可能出現(xiàn)支架沿結(jié)合面滑移，以及在翻轉(zhuǎn)力矩的做用下，結(jié)合面的上邊可能離縫，下邊可能會被壓潰。 下邊的螺栓被放松，使螺栓的預(yù)緊力減小。則：7. 實際工作壓力P2的計算由最后確定的液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸，計算出液壓缸實際的工作壓力為：第六章 螺栓組中螺栓的受力與應(yīng)變的計算本設(shè)計中的螺栓組，是受橫向載荷，翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接。而在翻轉(zhuǎn)力矩的作用下，根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件，各螺栓的拉伸變形量與其軸線到螺栓組對稱軸線的距離成正比。 總拉力產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋? 式中： εi —— 第i個螺栓的應(yīng)變； E —— 螺栓材料的彈性模量，E=200*109MPa； A —— 螺栓的橫截面面積，mm2。同理，當螺栓的個數(shù)從4~14增加時，各螺栓所受的總的工作拉力F及其應(yīng)變ε均可由上述步驟計算，得出表2表二 螺栓個數(shù)變化時受力最大螺栓的力—應(yīng)變計算 螺栓個數(shù) 力F(N)應(yīng)變 4567891011121314F1 F7 F8 F141 7 8 1456285183x104x104x104x104x104x104x104x104x104 x104x104F2 F6` F9 F13 2 6 9 13F9=F6=F9=F6=F9=F13=8578F6=F9=F13=F2=67079=6=9=6=9=13=x1046=9=13=2=x104x104x104x104x104x104F3 F5 F10 F123 5 10 12F10=F5= F10 =F5=F10 =F12=F5= F10 =F12=F3=494810=5=10=5=10=12=5=10=12=3=F4 F11 4 11 F11=11=受力最大的螺栓8的總工作拉力F隨螺栓個數(shù)變化線圖為：F(N)個數(shù)、8的總工作拉力F隨螺栓個數(shù)變化線圖受力最大的螺栓8的應(yīng)變ε隨螺栓個數(shù)變化線圖為：（104） 個數(shù) 受力最大的螺栓8的應(yīng)變ε隨螺栓個數(shù)變化線圖第七章 液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計 擬定液壓系統(tǒng)原理圖的相關(guān)注意事項 在確定了上述問題的基礎(chǔ)上，就可以擬定和繪制初步的液壓系統(tǒng)原理圖。并從分析比較當中吸取精華，為自己所用。對于系統(tǒng)所用的每個元件的作用都應(yīng)能夠說明，否則該元件就是多余的，一定要取消。如果幾個油缸的耗油量和工作壓力相差很大時，就應(yīng)考慮用多臺油泵分別單獨供油，或裝設(shè)單向閥、減壓閥、順序閥等，以便控制油缸或馬達完成規(guī)定的動作。為了防止和及時發(fā)現(xiàn)故障，在此較重要的液壓系統(tǒng)中，應(yīng)當裝設(shè)諸如故障顯示信號燈、油溫報警器信號、自動停車及停車按鈕等。這些方面的問題往往被缺乏操作經(jīng)驗的設(shè)計者忽略，結(jié)果是系統(tǒng)本身合理，但卻不受使用和操作人員的歡迎，也不能算是成功之作。，在擬定液壓系統(tǒng)時，就應(yīng)在需要檢測系統(tǒng)參數(shù)的地方設(shè)置公益街頭以便于安裝檢修儀表。油箱出口安裝濾油器避免油箱油液中的雜質(zhì)進入系統(tǒng)。第八章 液壓元件的選擇、設(shè)計計算液壓缸是液壓系統(tǒng)地執(zhí)行機構(gòu)，是將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能的能量的轉(zhuǎn)換裝置。2. 缸筒壁厚度的驗算對最終采用的缸筒厚度主要應(yīng)做兩方面的驗算：（1） 工作壓力應(yīng)低于一定的極限值，以保證工作安全： 式中： δs—— 為缸筒材料的屈服強度，δs=340 MPa。 缸筒材料的選擇一般情況下，液壓缸缸筒均采用45