【正文】 f —— 結(jié)合面的摩擦系數(shù)； rz—— 各螺栓中心至底板旋轉(zhuǎn)中心的距離； 受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接為更進(jìn)一步的理解螺栓所受傾覆力矩，下圖為受傾覆力矩的底板螺栓組聯(lián)接，借此分析螺栓的受力。 ：采用受拉的普通螺栓聯(lián)接時(shí)，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。 受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接在轉(zhuǎn)矩T的作用下，底板將繞過螺栓組對(duì)成中心并于結(jié)合面垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其傳動(dòng)方式和受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接相同。 受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接對(duì)于受拉的普通螺栓聯(lián)接，設(shè)計(jì)時(shí)通常以連接的結(jié)合面不滑移作為計(jì)算準(zhǔn)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(duì)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。 受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接安裝時(shí)，螺栓受到擰緊力F’，工作時(shí)螺栓組成受軸向載荷。分析時(shí)，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(qiáng)剛度或剪切剛度（即螺栓的各材料、直徑、長(zhǎng)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(duì)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。因此，應(yīng)分別按擠壓和剪切強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。因此螺栓疲勞強(qiáng)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。設(shè)計(jì)時(shí)，一般按靜載荷確定其直徑，然后校核其強(qiáng)度。可得出螺栓的危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為： 或： 式中：各符號(hào)的意義同前。 螺栓的受力與變形下面是按靜載荷和變載荷兩種其情況討論的強(qiáng)度計(jì)算：(1) 受軸向靜載荷螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算： 設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)聯(lián)接的受載情況，求出螺栓的工作拉力F，再根據(jù)工作要求選擇剩余預(yù)緊力F‘‘的值，然后再計(jì)算總拉力F0。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。螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸應(yīng)力為： 螺栓危險(xiǎn)截面的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：由于螺栓材料是塑性的，故可根據(jù)第四強(qiáng)度理論，求出螺栓預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算公式為： 螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件根據(jù)上式為： 式中： F‘ —— 螺栓所受預(yù)緊力，N； 其余符號(hào)意義同前。使螺栓處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。就是說這種聯(lián)接只能承受靜載荷，螺栓在工作時(shí)才受拉力F，例如圖6所示的起升滑輪螺栓，其螺紋部分的強(qiáng)度條件為：式中： d—— 螺栓危險(xiǎn)截面的直徑，mm； [σ]—— d螺栓材料的需用拉應(yīng)力。 因此，對(duì)于手拉螺栓，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是，保證螺栓的靜壓力或疲勞拉伸強(qiáng)度； 對(duì)于受剪螺栓，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和螺栓剪切強(qiáng)度。同一螺栓組中螺栓材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同。各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機(jī)體壁間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需要活動(dòng)空間的大小來決定。（4） 螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。（3） 接合面的幾何形狀通常都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。當(dāng)支撐面為傾斜時(shí)，可采用斜面墊圈等。為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)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。2） 受力分析——按連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大螺栓及其所受的力，畫出它的力變形線圖。 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析大多數(shù)機(jī)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(jì)及計(jì)算。 本部分詳細(xì)的介紹了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)，功能的具體實(shí)現(xiàn)等，具體內(nèi)容如下：螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)是受力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，螺栓組加載框的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓加載系統(tǒng) 。只有這樣，我們才能夠做到在實(shí)驗(yàn)中處理好所面對(duì)的各種各樣問題。顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還可以繪制出受力最大螺栓的受力——變形圖。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(duì)其進(jìn)行重新選擇和輸入即可。完成螺栓參數(shù)配置后，便要確定螺栓組所受的載荷形式，按螺栓組可能的所能承受的各種載荷形式，排列出幾種最為常見的承載形式，即可以有單一的載荷，也有復(fù)合的載荷。對(duì)于其他參數(shù)的選擇和確定，實(shí)驗(yàn)者只需要根據(jù)需要的點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，如選擇輸入螺栓的材料、性能等級(jí)、螺栓直徑和聯(lián)接的防滑系數(shù)、摩擦系數(shù)等。進(jìn)入系統(tǒng)后，首先要選擇螺栓組基本參數(shù)，如螺栓組個(gè)數(shù)的選擇和個(gè)數(shù)所對(duì)應(yīng)的分布形式等。它是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動(dòng)方式的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，實(shí)現(xiàn)多功能螺栓組實(shí)驗(yàn)功能的計(jì)算機(jī)虛擬，且借助于3獲得動(dòng)畫效果，從而達(dá)到實(shí)用的目的。如果我們將計(jì)算機(jī)引入到我們實(shí)驗(yàn)課當(dāng)中的話通過計(jì)算機(jī)將新的數(shù)據(jù)分析方法和圖形與實(shí)際操作結(jié)合，那是更有利于學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新思維能力，同時(shí)也能很好的掌握了計(jì)算機(jī)操作技術(shù)。多功能螺栓組虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以說是計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的裝置。就拿傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)來講，是個(gè)比較繁瑣的事情，在一間很小的實(shí)驗(yàn)室里，老師首先給同學(xué)講實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、目的、步驟等原理，這雖然與實(shí)驗(yàn)比較接近，但效果不是很理想。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)以它獨(dú)有的特點(diǎn)，受到越來越高的重視，一步步代替了傳統(tǒng)的教學(xué)模式?？紤]該試驗(yàn)的目的只是為了對(duì)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證，因此利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將其虛擬化，在計(jì)算機(jī)中完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的解決方法。 載荷的施加加載實(shí)現(xiàn)的過程（3） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理單元：在以上兩項(xiàng)單元內(nèi)容確定的情況下，得出螺栓組中個(gè)螺栓的受力，進(jìn)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。左側(cè)液壓缸帶動(dòng)加載頭左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)扭矩載荷的施加（D）。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和功能是相輔相成的，根據(jù)內(nèi)容的要求，實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)驗(yàn)臺(tái)螺栓的布置形式（2） 加載單元：對(duì)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(shì)，或以上各種載荷形式共同作用的聯(lián)合載荷。實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺(tái)的內(nèi)容是當(dāng)螺栓組布局和承受的載荷發(fā)生變化時(shí)，確定出最大螺栓的受力，并分析受力，變形及被連接件的受力——變形協(xié)調(diào)關(guān)系。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)通過螺栓組個(gè)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(shí)驗(yàn)臺(tái)的缺陷，才真正意義上實(shí)現(xiàn)“多功能”。因此在設(shè)計(jì)時(shí)就要根據(jù)不同目的而提出不一樣的要求。這也是高校開展教學(xué)改革，本著教育為本生產(chǎn)服務(wù)的思想的要求。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒 論 1 1——虛擬螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介 1 1 3 4第二章螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析 6 6 6 8 8 9 10 12 13 13 13 14 15第三章 螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 18 18 19 20 20 21第四章 設(shè)計(jì)方案的確定 22 22 23第五章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)分析 26 26 26 26 26 28第六章 螺栓組中螺栓的受力與應(yīng)變的計(jì)算 31—應(yīng)變變化計(jì)算 31 32 32 32 33—應(yīng)變計(jì)算 34第七章 液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì) 40 40 41 42第八章 液壓元件的選擇、設(shè)計(jì)計(jì)算 44 44 44 45 47 47 50 50 5電機(jī)的選擇 51 51 51 52 53 53 53第九章 管道尺寸和油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 55 55 55 56 56 56 56 57 57 58 58 59 59 60 61第十章 驗(yàn)算系統(tǒng)的技術(shù)性能 62 62△P 62△P2 63△P2 64 64 66 66 67 67第十一章 液壓系統(tǒng)的安裝、調(diào)壓和調(diào)試 68 68 69 69致謝 71參考文獻(xiàn) 72第一章 緒論 螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)概論在國(guó)民生產(chǎn)中，為了便于機(jī)器的制造，運(yùn)輸，安裝，維修，以及提高勞動(dòng)率等，廣泛使用各種聯(lián)接，常見的有鍵聯(lián)接、螺紋聯(lián)接及銷聯(lián)接，其中尤以螺紋聯(lián)接應(yīng)用最為廣泛。因此，對(duì)螺紋聯(lián)接有著深層次研究的必要?？紤]到螺紋聯(lián)接的兩大作用：可作緊固件用； 可做傳動(dòng)件用。綜合眾多聯(lián)接要求，設(shè)計(jì)出該“多功能螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)了加載方式多樣性以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試的多樣性。 國(guó)內(nèi)同類實(shí)驗(yàn)臺(tái)——虛擬螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和功能虛擬螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)是根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基本原理開發(fā)的，因此，必須滿足實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的一致性，即虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)容的一致性。繪制其受力變形線圖。：手柄轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠平行移動(dòng)，從而改變加載為止，此時(shí)可以單獨(dú)施加的載荷有：軸向拉伸（A）、橫向剪切（B）、傾覆力矩（C）。這樣實(shí)現(xiàn)了四種基本載荷的施加。物理實(shí)驗(yàn)臺(tái)是通過對(duì)物體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)來完成各種功能的，但為了進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)裝置的可用性，也就是不局限于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的太單一化，為了實(shí)現(xiàn)多功能的要求，勢(shì)必會(huì)造成所設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣。 計(jì)算機(jī)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類進(jìn)入了信息化時(shí)代。傳統(tǒng)教學(xué)模式越來越不滿足當(dāng)代信息快速發(fā)展的需求。為了激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，將計(jì)算機(jī)引入了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。它認(rèn)為操作平臺(tái)，包括各種參數(shù)的選擇，圖形的繪制，受力計(jì)算，動(dòng)畫演示等一系列試驗(yàn)中所涉及的操作，學(xué)生只需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，就可以完成該實(shí)驗(yàn)，并且借助于各種圖形和動(dòng)畫演示可以讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)更進(jìn)一步加深。 虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介虛擬多功能螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)是在實(shí)物實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上運(yùn)用高級(jí)編程技術(shù)。所以在完成實(shí)物實(shí)驗(yàn)臺(tái)原有功能的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)處理信息量大、運(yùn)算速度快、參數(shù)可變等優(yōu)點(diǎn)和的三維動(dòng)畫，實(shí)現(xiàn)虛擬逼真的多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)。實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)若干個(gè)螺栓任意的組合為各種布置形式。這樣在許多方面都能增加實(shí)驗(yàn)的靈活性完整性。實(shí)驗(yàn)者根據(jù)所需選擇相應(yīng)的載荷形式，并且要輸入對(duì)應(yīng)載荷的大小，即完成載荷的施加過程。在完成以上幾個(gè)步驟后，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)用戶輸入的載荷，自動(dòng)地計(jì)算各螺栓受力的大小。 第二章 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析 設(shè)計(jì)螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)，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(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)目的。該解決什么問題，并且根據(jù)生產(chǎn)生活的一些特殊的要求，作針對(duì)性地改進(jìn)，爭(zhēng)取做到螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 其中尤以螺栓組聯(lián)接的受力分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及加載系統(tǒng)最為重要。本次設(shè)計(jì)的螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)的過程主要包括兩個(gè)部分：1） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——選定螺栓組的數(shù)目及布置形式。 螺栓組聯(lián)接形式螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)螺栓和連接接合面的受力均勻，便于加工和裝配。為此，可將被聯(lián)接件上的支撐面設(shè)計(jì)成凸臺(tái)或沉頭座。（2） 螺栓的布置使各螺栓的受力合理 ，當(dāng)然螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力。如圓形、環(huán)形、矩形、框形、三角形等，這樣不但便于加工制造，而且便于對(duì)稱布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱中心和連接接合面的心重合，從而保證連接接合受力比較均勻。布置螺栓時(shí)。（5） 分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)取成12等易于分度的數(shù)目，以便在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線。綜合考慮以上的幾個(gè)方面，確定出本螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)的布置形式，主要做成以下形式，：. 單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)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(huì)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(shí)，螺栓桿和孔壁的接合面上可能會(huì)發(fā)生壓潰或螺栓桿被剪斷等。. 松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的計(jì)算，在裝配時(shí)，螺母不需要擰緊，在承受工作載荷之前，螺栓不受力。 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。因此，進(jìn)行只受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)該綜合考慮拉伸應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用。： 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(shí)擰緊螺栓，使螺栓受預(yù)緊力 F‘。連接受載后，由于預(yù)緊力的變化，螺栓的總拉力F0并不等于預(yù)緊力F‘與工作拉力F0之和，而等于殘余預(yù)緊力F‘‘與工作拉力F之和，：由圖中幾何關(guān)系可推出：Cb、Cm分別表示螺栓和被聯(lián)接件的剛度，且為定值。求出F0后，即可進(jìn)行單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算，考慮到連接在工作載荷F作用下可能進(jìn)行補(bǔ)充擰緊，故將總拉力增加30%, 以考慮擰緊時(shí)螺紋力矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的影響。 （2） 受軸向變載荷螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于受軸向變載荷的重要連接（如汽缸反復(fù)進(jìn)氣排氣），其螺栓所受工作載荷如下圖所示在之0~F間變化，因而螺栓所受的總拉力在F‘~F之間變化。 影響邊栽下疲勞強(qiáng)度的主要因素是應(yīng)力幅。螺栓桿和孔壁之間無