【正文】 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。 1 . 2 4 8 3 0 . 8 115940 . 1 1 5fRKFFNfm z ?? ? ??? 上式中的符號意義同第二章中 受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接中的相同 由 M引起的單個螺栓受最大拉力為： NLLLL 2 5 7852784 788 9 36 9 8MLFFF 22214282221 m a xM8M7M ??? ???????? 而由公式 99 maxM MF FLL? 得 NF M ? 螺栓所受總拉力為： NFCC C M 921 139。 178121 4 4 9 2 . 3 0 . 2 2 8 6 4 . 4 1 5 0 6 5 . 2MCF F F F FCCN? ? ? ? ?? ? ? ? 總拉力產生的應變?yōu)椋? 639287 )1010(10200 5 0 6 54dEF ?? ???????????? ????? 上述各式中的符號意義同前。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 31 工作載荷變化時螺栓的力與應變 當工作載荷在 0 ~ 4830N 之間變化時 ，螺栓 8 所受的總拉力及應變計算步驟同上述，可計算的總拉力及應變如下表： 表一 工作載荷變化時螺栓的力與應變 外載荷 力 F(N) 應變 ? （ 610? ） 500 1000 1500 2021 2500 3000 3500 4000 4500 4830 F 1455 1461 1467 1472 1478 14848 1490 1496 15026 1506 ? 6 力 —— 應變線圖為： ? （ 106） 外載荷 圖 —— 應變線圖為：（坐標圖 1） 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 32 螺栓個數(shù)變化時受力最大螺栓的力 — 應變計算 1. 當只有 4個螺栓時， 橫向力 FR=， 力矩 M=893698Nmm， 預緊力 F’ =。 178121 4 4 9 2 . 3 0 . 2 2 9 6 . 5 1 4 5 5 1 . 6MCF F F F FCCN? ? ? ? ?? ? ? ? 式中： Fi—— 第 i個螺栓受的總拉力， N； 查表得： C1/C1+C2=。 計算螺栓組所受的工作載荷 當工作載荷為 500N 時，即橫向力 FR =500N，預緊力 F’ 如前章所計算的 F’ = 力矩： 5 0 0 1 8 5 9 2 5 0 0M N m m? ? ? ? 計算單個螺栓所受的最大工作拉力 由 M引起的螺栓最大工作拉力為： m a x78 2 2 2 21 7 8 1 429 2 5 0 0 7 8 2 9 6 .54 7 8MMM MLFFFL L L LN??? ? ? ????? 式中： FiM —— 由 M 引起第 i 個螺栓受的拉力， N； Li —— 對稱軸線到第 i個螺栓的距離， mm。 4. 無桿腔的實際有效面積 A1 22 21 40 125644DA m m?? ?? ? ? 5. 有桿腔的實際有效面積 A2 ? ? ? ?2 2 2 2 22 4 0 2 0 94244DdA m m????? ? ? 6. 流量計算 Q 按《機械設計手冊 》計算液壓缸工作時所需流量 1160vAvQ ??? ? 式中： v? —— 容積效率， 彈性密封時 取 V? =1； V1—— 活塞的速度， 根據(jù)工況 取 V1 =。 1 m a x121 4 4 9 2 . 3 0 . 2 2 8 6 4 . 4 1 5 0 6 5 . 2CF F FCCN?? ?? ? ? ? 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 27 液壓系統(tǒng)設計參數(shù)的確定 初選 本系統(tǒng)的工作壓力為 P=，活塞的運動速度可以調節(jié)，系統(tǒng)工作時無桿腔回油，有桿腔進油，退回時無桿腔進油，其缸筒內徑、無桿腔面積和有桿腔面積計算如下： 1. 有桿腔活塞有效面積 A2 當受最大推力， F=, 根據(jù)平衡條件有 2P A F?? ? ? 即 ： 2 FA P?? 式中： η —— 油缸的機械效率， η = 則： 22 64 8 3 0 . 8 8 0 7 . 20 . 9 5 6 . 3 1 0FA m mP ?? ? ??? 2. 缸筒內徑 D 對有桿腔面積而言，有： ? ?222 4DdA ? ?? 查《機械設計手冊》得，當工作壓力 P≤ 10MPa 時，速比取 ?? 則有： ? ?2212 22448 0 7 .24DDAA Dd??? ?? ? ?? 得： D= 根據(jù)液壓缸內徑系列（ GB/T234880），取 D=40mm。 下邊的螺栓被放松，使螺栓的預緊力減小。 fRzmfF K F? 即 ： RfzmfFF K? 則最大工作載荷： 39。2 2639。根據(jù)第四強度理論及對大量螺栓擰緊的統(tǒng)計分析可證明，其復合應力σ ca 的計算只需將拉伸應力σ加大 30%，其強度條件為： ? ?? ? ??? 即： ? ?39。 fRmfF z K F? 或 fK39。 在本設計中，當?shù)装迳现谎b有 4 個螺栓時，系統(tǒng)受拉力的變形量最大，如圖，螺栓受工作載荷 FR。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 25 對螺栓受力分析 本設計中，是受橫向載荷和傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接，這樣的連接一般采用受拉螺栓聯(lián)接。 確定螺栓的主要參數(shù) 確定螺栓的基本數(shù)據(jù) 常用的螺栓材料有 Q21 2Q3 35和 45鋼，本設計中螺栓無特殊用途，根據(jù)工作條件，選擇常用材料 45 鋼。本系統(tǒng)中主體為螺栓組，由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)加載，液壓系統(tǒng)地執(zhí) 行元件為單作用活塞缸，能源裝置為液壓泵站。本設計系統(tǒng)中，選擇一般的普通液壓油。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)良的品質指標和特殊物質，但目前產量較少，成本高，不宜多用，常用于某些有專門技術要求的精密系統(tǒng)中。 4. 確定控制方式 控制方式從不同的角度來分，可有手動、機動、氣動、電動、液動、電液動等；也可分為壓力控制、形成控制；還可分為內控制和外控制等；選用那種方式，應視系統(tǒng)的具體結構、功率范圍、精度要求、自動化程度、能源形勢、使用的場合以及機器使用的頻率程度和利用率等因素而定，本設計采用電液動結合的控制方式。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，也可采用油馬達徑向絲杠傳動。 本系統(tǒng)是中低壓系統(tǒng)，因此采用葉片泵。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。在明確了液壓系統(tǒng)要完成的任務和要求的基礎上，粗略的計算一下系統(tǒng)的輸出功率，便可以確定液壓系統(tǒng)的基本形式，包括以下幾個具體內容： 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 22 1. 選用開式系統(tǒng)或是閉式系統(tǒng) 通常對于固定是機械總是采用開式系統(tǒng)，及系 統(tǒng)中包含一個主油箱，作為油液循環(huán)的開口環(huán)節(jié)，有利于油液的冷卻和凈化，但不夠緊湊，考慮到實際情況，本設計系統(tǒng)采用開式系統(tǒng)。這樣可實現(xiàn)同樣的功能而精低成本。 （ 3） 采用電磁控制，就能較簡單地實現(xiàn) 控制的自動化、簡便性； （ 4） 工作環(huán)境是實驗室內，能提供較好的工作環(huán)境，所以由于外界條件限制的因素，可以不予考慮。 （ 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。 （ 2） 液壓系統(tǒng)必須完成那些動作，其先后順序以及彼此之間的連鎖關系； （ 3） 液壓驅動機構的運動形式及運動速度； （ 4） 對調速、調壓范圍，運動平穩(wěn)性，轉換 精度等性能方面的要求； （ 5） 各種動作機構的載荷大小及其性質； （ 6） 實現(xiàn)自動化控制的程序，操作可靠的要求； （ 7） 對防塵、防凍、噪聲、安全可靠的要求； （ 8） 對效率等方面的要求； 綜上所述，在設計液壓系統(tǒng)時，主要針對以下幾點基本要求： （ 1） 對于液壓缸而言，其完成得使直線往復運動，所以選擇普通的活塞液壓缸進行加載。 在本設計中液壓系統(tǒng)的工作任務是傳動， 根據(jù)工作機構的運動形式，以確定選用什么形式的執(zhí)行機構 ——— 油缸、油馬達或是擺動油缸，本設計的工作機構均是直線運動，故而選用油缸； 明確系 統(tǒng)所需執(zhí)行機構的數(shù)量、動作順序、相互之間的位置關系以及自動化程度要求、精度要求等，以及確定采用什么控制方式，本液壓系統(tǒng)采用一個定量泵，系統(tǒng)中用一個油缸作為執(zhí)行元件。因為盡管液壓傳動具有一系列的優(yōu)點，他也是有優(yōu)點的，也許運用其它方式更能很好的達到所要求的目的，還能節(jié)省不必要的開支。 在擬定系統(tǒng)方案以前，必須明確哪些工作機構需要用液壓系統(tǒng)來完成，哪些工作機構應用其他傳動方式去完成更合理。通?？傄亚昂蟛襟E需統(tǒng)籌兼顧，不斷的刪改和審閱。還應指出，一個設計良好的液壓系統(tǒng)，往往不是一步可達到的，需要多次的修改。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 19 圖 框架結構 被聯(lián)接件部分 其要保證連接面大小吻合和平整的要求，為了使活塞桿有足夠的接觸面和加載時保持載荷的穩(wěn)定性，必須使被連接部位的剛度得以保證，同時在實現(xiàn)加載傾覆力矩時，各螺栓受力變形成對稱布置，有利于錯誤分析，設計成如下圖。還要考慮到貼片的方便。以上部分均借鑒內蒙古科技大學機械實驗室同類設計部件。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 18 圖 聯(lián)接形式 在前面的章節(jié)中，已經對螺栓的形式作了介紹，下面就連接件與被聯(lián)接件作詳細的設計說明： 對于聯(lián)接件，螺栓強度極限為 級，與之相配的螺母強度等級為 5 級。具體形式由拉伸、剪切、扭轉和傾覆力矩這四種，單一載荷與上述四種基本載荷的任意組合可組成復合載荷。 縱觀機械加載與液壓加載方式的利與弊，結合本設計的現(xiàn)狀與要求，本次設計采用液壓加載方式。而液壓加載裝置則相反，它結構簡單緊湊，其主要優(yōu)點有以下： 液壓加載裝置的體積較小，重量輕，結構緊湊； 液壓加載裝置的傳動比較穩(wěn)，主要表現(xiàn)在重量輕、慣小 ,反應快，易于實內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 17 現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向液壓系統(tǒng)操作方便簡單，使用壽命長； （ 1） 液壓系統(tǒng)傳動簡單，加載精確，試驗誤差小； （ 2） 多數(shù)液壓系統(tǒng)元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化； （ 2） 液壓系統(tǒng)的設計制造和維修也較為方便簡單； 但液壓系統(tǒng)也有其缺點：一般的液壓元件的造價都比較貴。 綜合上述兩點分析，本次設計的實驗機型式選擇臺式的 載荷施加的常用方式有機械加載和液壓加載。但相對而言，臺式試驗機的空間比立式占用的空間要小。 ㈡ 從對空間里用來 分析，不管是臺式還是立式。選擇臺式結構主要原因有： ㈠從對加載裝置的分析，本實驗臺采用的是液壓加載系統(tǒng)，如果實驗臺的底座設計的較低，在整臺試驗機在無別的支撐時，會造成操作面過低，帶來操作上的不方便；若降低底座設計的高，則會造成材料的浪費，制造成本的增加，致使其經濟性較差。 必須注意的是，對于松連 接螺栓，只受拉伸外載荷 F，則應以 F 為載荷進行強度計算；對于受橫向載荷的普通螺栓組聯(lián)接和受扭轉力矩的受拉普通緊螺栓組，螺栓只受預緊力 F’ ，則應乘以系數(shù) 以考慮預緊時扭轉力矩的影響，并以 ’ 為載荷進行強度計算；對于受軸向載荷的普通緊螺栓聯(lián)接和受傾覆力矩的普通緊螺栓組聯(lián)接，螺栓受預緊力和工作載荷，則應以 F0為載荷進行強度計算；對于受剪的鉸制孔螺栓組聯(lián)接和受扭轉力矩的受剪鉸制孔螺栓組聯(lián)接，則應以螺栓所受的剪力（或擠壓力）進行擠壓和剪切強度計算。在螺栓組聯(lián)接中不論受力狀態(tài)如何復雜都簡化成上述四種簡單得受力狀態(tài)，再按力的疊加原理求出螺栓受力。 由式（ b）代如（ a），并經整理，得受力最大螺栓所受的工