螺纹连接综合实验装置设计.doc

1、摘要在机械领域中，螺纹连接的应用相对来说还是相当广泛的，是非常常用的可拆机械静连接。所以，在机械设计的课程设计中，螺纹连接的学习是相对来说比较重要的。因此在理论教学中，实验研究方法不能没有。为了验证螺纹连接的相关理论，通常会应用到螺纹连接是机械设计课程中重要的教学章节，是机械零部件连接中最常用的连接方法。该设计方案中，要求实验装置能够完成以下几方面测试：完成螺栓连接动静态实验，改变螺栓强度的连接动静态测试，改变垫片刚度的连接动静态测试实验，改变被连接件刚度的动静态测试实验，比较全面的满足螺栓实验测试需求。所设计的螺纹连接综合实验装置中，被连接件和螺栓的性能要稳定，操作起来方便，不仅有可靠地刚度

2、，还应有较高的精度。加载不仅稳定而且准确。该设计中，不仅对螺栓连接综合实验装置的结构组成进行了分析设计以及强度等设计计算，还结合螺栓连接的动静态实验，对螺纹连接综合实验装置中的动静态测量仪的工作原理做出了必要的阐述。关键词：螺纹连接,实验装置,动静态实验IIAbstractThe thread connection is widely used in the field of machinery, which is commonly used in the detachable mechanical static connection. So it is very important to s

3、tudy threaded connection in theory teaching, and the methods of experimental research is required. It is very important to use thread connection in the course of mechanical design, and also it is commonly used in the mechanical parts.According to the design, The device is meet the following test req

4、uirements comprehensively: the test of the bolt connection with static and dynamic; under the condition of dynamic and static, the change of the bolt strength; under the condition of dynamic and static, the change of the stiffness of the pad; and under the condition of dynamic and static, the change

5、 of the connecting piece . In the device, The performance of the joints and bolts is Stable, operational, and has a reliable stiffness and a higher accuracy. In the design, the structural composition of device is analyzed and calculated of strength and so on. Also it is elaborated for the principle

6、of work.Key words: Thread connection;Experimental device;Dynamic and static experiment目 录摘要IIAbstractIII1 绪 论11.1 螺纹连接综合实验装置的背景11.2 螺纹连接综合实验装置的实验内容及其性能特点11.2.1 实验内容11.2.2 性能特点11.3 研究内容与意义22 螺纹连接综合实验装置的结构设计32.1螺栓连接部分32.1.1螺栓连接的结构设计部分32.1.2螺栓连接的受力部分52.1.3螺栓连接计算强度部分82.1.4 螺栓直径的计算选择152.1.5 校核预紧力162.2 加载

7、部分182.2.1电动机182.2.2 蜗杆传动212.3 被连接件部分242.3.1 电阻应变片的测试242.3.2 测量仪的工作原理以及各测点应变片的组桥方式252.3.3 计算机专用多媒体软件及其他配套器具262.4 本章小结26参考文献28III 1 绪论1 绪 论1.1 螺纹连接综合实验装置的背景 为了能够激发学生做实验的热情，以及通过实验课程教学，培养学生的学习动手能力以及创造创新能力，在理论知识的理解上，通过实验课程做进一步的巩固加深，在学校里的实验教学课程占据着相当重要的地位。一个优质的实验课程教学对学生在实践能力等方面有着不可估量的影响作用。但是，当我们的实验课程拘泥于实验装

8、置，比如说做一个课程的指导思想，制定一些实验教学方面的学习方案，都会多多少少的受到牵制，并影响着实验的方法，还会影响着将要采取的实验途径手段等。 那么，在培养新时代下的为经济建设能够增添益彩的优秀骨干人才，做出必要的实验课程的改进不容迟疑。所以，关键还是在于在实验中引入新的方法注入新的研究手段，才能发挥实验装置的价值，切切实实的让学生能够理解并掌握机械理论知识，同时也掌握了更先进的实验研究途径以及必要的检测技术。 在我们的工科学校里，像一些“机械设计基础课程”、“机械设计课程”中，必不可少的实验装置之一就是螺纹连接实验台装置。通过是此实验装置，不仅能够方便的补充课堂理论教学的知识，而且，能够使

9、学生加深理论知识的理解，进一步通过自己做实验，切身体会相关的螺纹连接的理论知识，更加深刻的掌握并完成螺纹与被连接件之间的各种关系：如应力关系、位移关系和变形协调关系。该实验装置结构简单,性能稳定。螺纹连接综合实验装置首先是灵活度好，而且采用动静态的电阻应变仪测量，此方法是比较新颖的手段，不但测量的精度很高，而且重要的是便于学生理解掌握。该螺纹连接综合实验装置外观上，体积不大，价格成本也低，能够激发学生们学习的热情。还可以同时让同学们进行多组实验。1.2 螺纹连接综合实验装置的实验内容及其性能特点1.2.1 实验内容本试验装置可完成下述试验项目 （1）螺栓连接在动态与静态情况下的实验 （2）当改

10、变螺栓强度时，螺栓连接的动静态测试 （3）改变垫片刚度的连接动静态测试实验 （4）变化被连接件的刚度条件下的动静态测试实验 1.2.2 性能特点 a.在静态力矩的影响下，能够得出螺栓组的变形的规律； B.能够很容易的分析出，螺栓受力的变形规律； c.能够数字化分析加载与检测方面； d.借助于计算机软件，可以完成机械相关参数的测量数据分析1.3 研究内容与意义该螺纹连接综合实验装置的设计对机械方面的教学有着不容小觑的意义。而以往的实验拘泥于验证类型或者仅仅是演示类型。所以，现在对于一些机械基础课程的教学研究中，要向更加综合性的更具有研究意义类型能适应现代化教学的转变。当然，主要还是在培养学生的各

11、方面的能力素质方面也起到了至关重要的作用，比如学生在实验中能否独自分析并解决一些遇到的问题，通过亲自实验，锻炼学生的实践能力，同时激发学生在新的知识领域中的学习热情，并开拓创新。本文的主要的研究方向以及内容:v 螺纹连接综合实验装置中的结构组成、v 测试螺栓力矩的方法及工作原理;v 螺纹连接综合实验装置中各零件的结构设计还有强度等的计算;v 动态及静态测量仪进行测量的工作原理v 各测点电阻应变片的组桥方式;v 了解计算机专用多媒体软件以及其他配套器具。 2 2 螺纹连接综合实验装置的结构设计2 螺纹连接综合实验装置的结构设计螺纹连接综合实验装置的设计结构主要由：1.螺栓连接设计部分；2.加载装

12、置部分；3.被联接件等三部分组成。该综合实验装置的优点是不仅在改变螺栓和被连接件刚度方面，具有可靠地刚度，操作起来方便，有稳定的性能，较高的精度，而且，装置工作起来既稳定又准确。2.1螺栓连接部分设计方案1)螺栓连接的结构设计2)螺栓连接过程中的受力情况分析3)计算分析螺栓连接过程中的强度4)设计计算螺栓的直径5)校核螺栓所需的预紧力是否合适要想确定螺栓部分，主要从以下几方面：u 螺栓的公称直径的选取；u 给出螺栓的类型；u 设计螺栓的长度以及精度；u 要正确选择互相对应的螺母的类型，以及合适的垫圈的结构尺寸；u 要注意的是，这些参数的确定，主要取决于三个方面：a.底板的厚度；b.固定螺栓的方

13、法；c.螺栓的防松装置。2.1.1螺栓连接的结构设计部分在进行螺栓的结构设计中，为了以后在生产加工与装配中能够方便，必须要考虑到，螺栓与所连接的接合面的受力应该均匀。所以，不仅要考虑这两个问题：一、 螺栓连接的接合面的几何形状；二、布置螺栓的主要形式。还要充分考虑以下问题：第一，接合面的几何形状-成轴对称。如三角形的，矩形的，圆形的，环形的以及框形的等。这样设计的优点主要有： 便于加工制造； 结合面的受力均匀； 在设计中，保证重合部分-螺栓组的对称中心以及连接的接合面，这样做的目的是为了使排列螺栓更加方便。第二，合理布置螺栓 - 设计时尽量使螺栓要靠近接合面的边缘。这样可以减弱螺栓所承受的压力

14、。另外，我们可以通过一些零件如销，或者是像套筒之类的零部件，来降低螺栓的预紧力，或者说通过这样来改变结构尺寸，使尺寸变小。当然，这是在既要承受轴向载荷又要承受横向载荷的情况之下。第三，合理排列螺栓- 特别是存在间距或者有边距的情况。第四，选取取螺栓的数目- 应当尽量均匀的分布在同一个圆周上。 一般情况下，取为了将来在圆周上钻孔方便画线和分度，取偶数如四、六、八、十。 第五，同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度都应当是相同的。第六，避免螺栓承受附加的弯曲载荷。l 保证载荷不要偏心l 在加工工艺上保证表面的平整：被连接件、螺母、螺栓头部的支承面l 保证与螺栓轴线相垂直。2.1.2螺栓连接的受力部分（a）螺栓的连接- 当承受横向载荷时的受力情况当螺栓杆与孔壁间存在间隙时，需要摩擦力来抵抗横向载荷。我们可以假设横向总载荷（可以认为，工作载荷相同）。 图2.1 受横向载荷的螺栓组连接 (2-1)注：。它们的平衡条件为 (2-2) 式中： ； Z； ； ；所以螺栓所受到的预紧力为：表 2.1(b)螺栓组的连接- 分析轴向载荷 F承受的轴向载荷F：1）与形心O连接；2）通过螺栓组；3）平行于