螺栓組試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（力口 qq576779950有整套設(shè)計(jì)，包括 CAD圖紙，加的時候要注明。）題 目：螺栓組實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué) 號：專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班 級：機(jī)械11級3班 指導(dǎo)教師：李強(qiáng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書摘要本文闡述了在機(jī)械領(lǐng)域利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，是螺栓組實(shí)驗(yàn)臺由傳統(tǒng)的機(jī)械化趨于虛 擬化，并實(shí)現(xiàn)螺栓組實(shí)驗(yàn)臺的各種功能。螺栓組實(shí)驗(yàn)是針對原有“機(jī)械設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)中 的“螺栓組聯(lián)接中的受力”而提出的。對物理螺栓組進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)測，不但方便教師 授課和學(xué)生學(xué)習(xí)，而且容易接受。本設(shè)計(jì)介紹了試驗(yàn)臺的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)，該實(shí)驗(yàn)臺具有測試 可靠、制造容易、維

2、護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)開始指出，我翻閱了大量相關(guān)的資料，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)習(xí)，對試驗(yàn)臺的 整體構(gòu)造以及實(shí)驗(yàn)臺的控制形勢有了一個初步的模型。我在本設(shè)計(jì)的前幾章中系統(tǒng)地 介紹了實(shí)驗(yàn)臺的工作原理；為了進(jìn)一步設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，我在后面幾章的元件選型中對 液壓系統(tǒng)所需的元件也進(jìn)行了計(jì)算選擇。此次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成原理圖的設(shè)計(jì)，其次是完成系統(tǒng)中各個元件的選擇， 裝配圖、原理圖、油箱等零件圖的繪制。整個設(shè)計(jì)對實(shí)驗(yàn)臺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了較全面 的敘述。關(guān)鍵詞：螺組栓螺栓組聯(lián)接實(shí)驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書AbstractIn this paper, the use of computer technolog

3、y in the mechanical field is the bolt group experimental table from the traditional mechanization tends to virtualization, and realize the bolt group experimental table of various functions. Bolt group experiment is aimed at the mechanical design experiment in the bolt group connection in the force

4、and proposed. The computer monitoring of the physical bolt group is easy to teach and students to learn and easy to accept.This design introduces the system design, working principle and main technical index of the test-bed, which has the advantages of reliable test, easy fabrication and convenient

5、maintenance.In the design, I have read a lot of relevant information, and in the laboratory, the overall structure of the test rig as well as the experimental table control situation has a preliminary model. I in the design of the previous chapters systematically introduces the working principle of

6、the experimental bench; to further design of the hydraulic system, I in the later chapters of the component selection of hydraulic system required components were also calculated to select.The main task of the design is to complete the schematic diagram, followed by the selection of the componentsin

7、 the system, the assembly plan, schematics,fuel tanks and other parts of the drawing. The whole design of the experimental platform system design a more comprehensive narrative.Keywords: Ring-type furnace; manipulator ; control; hanging swing mechanismII內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l boo

8、kmark3 o Current Document 摘要 IAbstract II HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 第一章緒論 1 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 螺栓組實(shí)驗(yàn)臺概論 1 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 國內(nèi)同類實(shí)驗(yàn)臺虛擬螺栓組實(shí)驗(yàn)臺簡介 1試驗(yàn)的內(nèi)容和功能 1計(jì)算機(jī)在實(shí)驗(yàn)臺中的應(yīng)用 3虛擬實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)簡介 4 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 第二章螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析

9、 6 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析 6螺栓組的聯(lián)接形式 6 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 單個螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 8松螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 8僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接 9受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接 10受剪的較制孔用螺栓聯(lián)接 12 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 螺栓組受單一載荷的受力分析 13受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接 13受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接 13受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接 14受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接 15 H

10、YPERLINK l bookmark25 o Current Document 第三章 螺栓組實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18iii內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 TOC o 1-5 h z 試驗(yàn)機(jī)的形式 18 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 加載方式的選擇 18 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 載荷的施加 19 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 聯(lián)接形式 20框架部分 20被聯(lián)接件部分 21 HYPERLINK l bookmark33 o Curr

11、ent Document 第四章設(shè)計(jì)方案的確定 22 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 總體方案的確定 22 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 液壓傳動系統(tǒng)方案的確定 23 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 第五章實(shí)驗(yàn)臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)分析 26 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 26 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 確定螺栓的

12、主要參數(shù) 26確定螺栓的基本數(shù)據(jù) 26對螺栓受力分析 26 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 28 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 第六章 螺栓組中螺栓的受力與應(yīng)變的計(jì)算 31 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 工作載荷變化時受力最大螺栓的載荷一應(yīng)變變化計(jì)算 31計(jì)算螺栓組所受的工作載荷 32計(jì)算單個螺栓所受的最大工作壓力 32螺栓所受的總拉力及應(yīng)變 32工作載荷變化時螺栓的力與應(yīng)變 33 HYPERLINK l boo

13、kmark53 o Current Document 螺栓個數(shù)變化時受力最大螺栓的力一應(yīng)變計(jì)算 34 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 第七章液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì) 40IV內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 擬定液壓系統(tǒng)原理圖的相關(guān)注意事 40 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 本系統(tǒng)液壓原理圖的擬定 41 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document

14、結(jié)論 42 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 第八章液壓元件的選擇、設(shè)計(jì)計(jì)算 44 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 液壓缸主要參數(shù)的確定 44確定壓力P 44缸筒參數(shù)及尺寸的確定 45活塞的設(shè)計(jì) 47活塞桿的設(shè)計(jì) 47液壓站組成及工作原理 50液壓站的組成 50液壓站工作原理 51泵、電機(jī)的選擇 51液壓泵的分類 51液壓泵的選擇 51選擇電動機(jī) 52液壓元件的選擇 53液壓執(zhí)行元件的選擇 53選擇液壓閥 53第九章管道尺寸和油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 55油管的選擇 55油管直徑的計(jì)算 55壁厚的計(jì)算

15、56內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 TOC o 1-5 h z 油箱的功用及其選擇標(biāo)準(zhǔn) 56油箱的功用 56油箱的分類 56油箱的形狀及布置 57油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 57油箱的容量及形式尺寸的確定 58油箱容量的確定 58初算散熱面積A 59確定油箱的結(jié)構(gòu)尺寸 59系統(tǒng)平衡溫度的計(jì)算 60過濾器的選擇 61第十章驗(yàn)算系統(tǒng)的技術(shù)性能 62系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算 62管路的沿程壓力損失 P 62局部壓力損失 R 63閥類元件的壓力損失 R 64系統(tǒng)效率的驗(yàn)算 64系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 66發(fā)熱功率計(jì)算 66液壓系統(tǒng)的散熱計(jì)算 67液壓系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算 67第十一章液壓系統(tǒng)的安裝、調(diào)壓和調(diào)試 68液壓系統(tǒng)元件的

16、安裝 68VI內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 TOC o 1-5 h z 液壓系統(tǒng)的試壓 69系統(tǒng)的調(diào)試與試運(yùn)轉(zhuǎn) 69致謝 71參考文獻(xiàn) 72VII內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第一章 緒論螺栓組實(shí)驗(yàn)臺概論在國民生產(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，對螺紋聯(lián)接有著深層次研究的必要。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?？紤]到螺紋聯(lián)接的兩大作用：可作緊固件用；可做傳動件用。因此在設(shè)計(jì)時就要根據(jù)不同目的而提出不一樣的要求。綜合眾多聯(lián)接要求，設(shè)計(jì) 出該“多功能螺栓組

17、實(shí)驗(yàn)臺”，實(shí)現(xiàn)了加載方式多樣性以及實(shí)驗(yàn)測試的多樣性。同時， 該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)臺的缺陷，才真正意義上實(shí)現(xiàn)“多功能”。國內(nèi)同類實(shí)驗(yàn)臺一一虛擬螺栓組實(shí)驗(yàn)臺簡介實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和功能虛擬螺栓組實(shí)驗(yàn)臺是根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)臺的基本原理開發(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)臺與實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺內(nèi)容的一致性。實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺的內(nèi)容是當(dāng)螺栓 組布局和承受的載荷發(fā)生變化時，確定出最大螺栓的受力，并分析受力，變形及被連 接件的受力一一變形協(xié)調(diào)關(guān)系。繪制其受力變形線圖。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和功能

18、是相輔相成的, 根據(jù)內(nèi)容的要求，實(shí)驗(yàn)臺應(yīng)具有如下的功能單元：內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書并可方便地改變和(1)螺栓組 布置單元：組 成不同 布置形式 的螺栓組,更換螺栓組中螺栓的材料、直徑、及尺寸等參數(shù);圖1.1虛擬螺栓組實(shí)驗(yàn)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。具體加載實(shí)現(xiàn)的過程如下圖12手柄轉(zhuǎn)動絲杠平行移動，從而改變加載為止，此時可以單獨(dú)施加的載荷有：軸向內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書拉伸（A）、橫向剪切（B）、傾覆力矩（C）。左側(cè)液壓缸帶動加載頭左右移動，實(shí)現(xiàn) 扭矩載荷的施加（D）。這樣實(shí)現(xiàn)了

19、四種基本載荷的施加。圖1.2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 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)系繪制其受力一一變形線圖。物理實(shí)驗(yàn)臺是通過對物體的結(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，勢必會造成所設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣。考慮該試驗(yàn)的目的只是 為了對課程設(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)容就是一種簡單而實(shí)用的解決方法。計(jì)算機(jī)在實(shí)驗(yàn)臺中的應(yīng)用隨著

20、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類進(jìn)入了信息化時代。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。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。就拿傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)來講，是個比較繁瑣的事情，在一內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書間很小的實(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。為了激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性，將 計(jì)算機(jī)引入了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。多功能螺栓組虛擬實(shí)驗(yàn)臺可以說是計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的裝置。它認(rèn)為操作平臺，包括 各種參數(shù)的選擇，圖形的繪制，受力計(jì)算，動畫演示等一系列試驗(yàn)中所涉及的操作， 學(xué)生只需要對各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，

21、并點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，就可以完成該實(shí)驗(yàn)，并且借助 于各種圖形和動畫演示可以讓學(xué)生對所學(xué)知識的理解和認(rèn)識更進(jìn)一步加深。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，同時也能很好的掌握了計(jì)算 機(jī)操作技術(shù)。虛擬實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)簡介虛擬多功能螺栓組實(shí)驗(yàn)臺-是在實(shí)物實(shí)驗(yàn)臺的基礎(chǔ)上運(yùn)用高級編程技術(shù)。 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(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獲得動畫效果，從而達(dá)到實(shí)用的目的。所以在完 成實(shí)物實(shí)驗(yàn)臺原有功能的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)處理信息量大、運(yùn)算速度快、

22、參數(shù)可變 等優(yōu)點(diǎn)和的三維動畫，實(shí)現(xiàn)虛擬逼真的多功能實(shí)驗(yàn)臺。進(jìn)入系統(tǒng)后，首先要選擇螺栓組基本參數(shù)，如螺栓組個數(shù)的選擇和個數(shù)所對應(yīng)的 分布形式等。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)若干個螺栓任意的組合為各種布置形式。對于其他參數(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、螺栓 直徑和聯(lián)接的防滑系數(shù)、摩擦系數(shù)等。這樣在許多方面都能增加實(shí)驗(yàn)的靈活性完整性。 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)合的內(nèi)蒙古科技大

23、學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書載荷。實(shí)驗(yàn)者根據(jù)所需選擇相應(yīng)的載荷形式，并且要輸入對應(yīng)載荷的大小，即完成載 荷的施加過程。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(jìn) 行重新選擇和輸入即可。在完成以上幾個步驟后，計(jì)算機(jī)會根據(jù)用戶輸入的載荷，自 動地計(jì)算各螺栓受力的大小。顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還可以繪制出受力最大螺栓的受力一一 變形圖。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第二章螺栓組聯(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，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)臺設(shè)計(jì)目的。只有這樣，我們才能夠做到在實(shí)驗(yàn)中處理好所面對的各種各樣問題。 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，作針對性

24、地改進(jìn)，爭取做到 螺栓組實(shí)驗(yàn)臺的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本部分詳細(xì)的介紹了實(shí)驗(yàn)臺的結(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)臺的液壓 加載系統(tǒng)。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。2.1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部分：1) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一一選定螺栓組的數(shù)目及布置形式；2)受力分析一一按連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大螺栓及其所受的 力

25、，畫出它的力-變形線圖。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，力求個螺栓和連接接合面的受力均勻，便于加工和裝配。為此，設(shè)計(jì)時應(yīng) 綜合考慮以下幾個方面的問題：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。為此，可將被聯(lián)接件上的支撐面設(shè)計(jì)成凸臺或沉頭座。當(dāng)支撐面為傾斜時， 可采用斜面墊 圈等。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書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，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。接合面的幾何形狀通常都設(shè)計(jì)成軸對稱的簡單幾何形狀。如圓形、環(huán)形、矩形、框形、三角形等

26、，這樣不但便于加工制造，而且便于對稱布置螺 栓，使螺栓組的對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。螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。布置螺栓時。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)扳手所需要活動空間的大小來決 定。分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)取成 4、6、8、10、12等易于分度的數(shù)目，以便在圓周上鉆孔時的分度和畫線。同一螺栓組中螺栓材料、直徑 和長度均應(yīng)相同。綜合考慮以上的幾個方面，確定出本螺栓組實(shí)驗(yàn)臺的布置形式，主要做成以卜形式，如圖2.1所示：圖2.1螺栓的連接形式內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書單個螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算單個螺栓的受載形式不外乎就是受軸向力或

27、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，采用較制孔用螺栓時，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。 因此，對于手拉螺栓，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。松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算對于松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的計(jì)算，在裝配時，螺母不需要擰緊，在承受工作載荷之前，螺栓不受力。就是說這種聯(lián)接只能承受靜載荷，螺栓在工作時才受拉力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：4F .22二 d式中： d 螺栓危險截面的直徑，mm；1 d螺栓材料的需用拉應(yīng)力。僅承受預(yù)緊力的緊

28、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)生拉欣力外，還受螺紋摩 擦力矩的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。使螺栓處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。因此, 進(jìn)行只受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度計(jì)算時，應(yīng)該綜合考慮拉伸應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用。螺栓危險截面的拉伸應(yīng)力為：螺栓危險截面的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為:內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書_ Ftg(v)2 _ tg tg v 2d F_d31 - tg tg v di d 2164 1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：；ca =3.= C；23(0.5)2 ： 1.3 .螺栓危險截面的拉伸強(qiáng)度條件根據(jù)上式為:rca 二1 ca27

29、d1式中:螺栓所受預(yù)緊力，N ;其余符號意義同前。卜面圖2.2就是一個僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接示意圖:121 H緊橢懶栓遍檢受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接 - - 一 、 一 . -一 , . -一 . 一 .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。根.- 一一 . . . . 一 ,一 . . . . -一據(jù)第四理論分析，螺栓的總拉力 Fo除與預(yù)緊F、工作拉力F有關(guān)外，還受到螺栓剛內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書度Ca和被聯(lián)接件剛度Cm等因素的影響。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，

30、受力與變形關(guān)系如圖2.3所示:由圖中幾何關(guān)系可推出:Cb = tan -b =Cm =tan% F0-F：F -F FCb、Cm分別表示螺栓和被聯(lián)接件的剛度，且為定值。圖2.3螺栓的受力與變形形力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：F,再根據(jù)工作要求選(1)受軸向靜載荷螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算：設(shè)計(jì)時，首先根據(jù)聯(lián)接的受載情況，求出螺栓的工作拉力10內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書擇剩余預(yù)緊力F的值，然后再計(jì)算總拉力F0O求出F0后，即可進(jìn)行單個螺栓的強(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%,以考慮擰緊時螺紋力矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的影響?？傻贸雎菟ǖ奈ｋU截面

31、的拉伸強(qiáng)度條件為:ca或:1. F4 1.3F& 一上 ,1式中：各符號的意義同前(2)受軸向變載荷螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算對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05間變化，因而螺栓所受的總拉力在 FF之間變化。設(shè)計(jì)時，一般 按靜載荷確定其直徑，然后校核其強(qiáng)度。影響邊栽下疲勞強(qiáng)度的主要因素是應(yīng)力幅。因此螺栓疲勞強(qiáng)度的校核公式為：Ci FCi C2Ci2F ,a11a4C1 C2 d 14式中：a螺栓的許用應(yīng)力幅，MPa.2.2.4 受剪的較制孔用螺栓聯(lián)接這種聯(lián)接是利用校制孔用螺栓來承授工作載荷 Fo螺栓桿和孔壁之間無間隙，期 接觸表面受擠壓；在連接接合面

32、處，螺栓桿受切剪如圖2.4。因此，應(yīng)分別按擠壓和剪 切強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。計(jì)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(jì)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(qiáng)度條件為:11內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書受剪的較制孔用螺栓連接圖圖2.4受剪的鍍制孔用螺栓聯(lián)接螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：4F . , 1. 二 ,2-二d m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；1p 螺栓桿與孔壁擠壓面的許用擠壓應(yīng)力， MPa；4 螺栓材料的許用切應(yīng)力，MPa；2.3螺栓組受單一載荷的受力分析

33、進(jìn)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(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。分析時，通常作一下假設(shè)：被聯(lián)接件為剛體，受載后連接接合面還保持平面；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、長度）和預(yù)緊力大小相同；螺栓工作在彈性范圍內(nèi);12內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書而且，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。下 面正對典型的受載荷情況分別加以討論。受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接安裝時，螺栓受到擰緊力F ,工作時螺栓組成受軸向載荷。假設(shè)各螺栓受載均勻, 每個螺栓所受軸向工作載荷為：F二包Z每個螺栓所承受總拉力為：F

34、0 F F FCb FCb -Cm式中：Z螺栓組的個數(shù)。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(jì)時通常以連接的結(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。假設(shè)各螺栓所 需要的預(yù)緊力為F,，螺栓數(shù)目為，則其平衡條件為： _ _ _ _F fmz - Kf Fr或：KfFRF fzm式中： f結(jié)合面間摩擦系數(shù)；m 結(jié)合面面數(shù)；Kf防滑系數(shù)；這種靠摩擦傳遞橫向載荷時的受拉螺栓連接的主要缺點(diǎn)是所需的預(yù)緊力很大。受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接13內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書在轉(zhuǎn)矩T的

35、作用下，底板將繞過螺栓組對成中心并于結(jié)合面垂直的軸線轉(zhuǎn)動，其 傳動方式和受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接相同。此載荷可通過受拉或受剪螺栓聯(lián)接來傳遞。其簡化圖為下圖2.5 :o受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接的簡化圖 圖2.5受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接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To由于各螺栓所授予緊力相同，則各螺栓連接處產(chǎn)生的摩擦力均相等。根據(jù)作 用在底板上的力矩平衡條件，應(yīng)有：fF r1 fF r2fF rz = KfT由上式可得各螺栓所需要的預(yù)緊力為:KfTf r1r2rz式中： 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

36、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14內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書此分析螺栓的受力圖2.6受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接假設(shè)底板為剛體，在傾覆力矩M的作用下結(jié)合面保持平面。并且底板有繞對稱軸 線O-O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。即在此翻轉(zhuǎn)力矩M的作用下，引起左側(cè)和右側(cè)各螺栓產(chǎn)生工作載荷Fi,其對O-O軸線力矩之和必與此翻轉(zhuǎn)力矩 M相平衡,則：F1L F2L2FzLz = M(a)根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件，各螺栓的拉伸變形量與軸線到螺栓組對稱軸線O-O的距離成正比，因?yàn)楦髀菟ǖ睦靹?/p>

37、度相同，所以左側(cè)和右側(cè)螺栓的工作載荷Fi與這個距離成正比。于是有:Fi = F2L1L2FzLzFmaxLmax(b)式中：Fmax受力最大螺栓的工作拉力;Lmax受力最大螺栓至軸線O-O的距離15內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書由式（b）代如（a）,并經(jīng)整理，得受力最大螺栓所受的工作拉力為： F _ MLx FmaxLi L2- Lmax對于受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接，應(yīng)保證結(jié)合面不會因擠壓應(yīng)力過大而壓潰，并要 使結(jié)合的最小擠壓應(yīng)力大于零。在實(shí)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。在螺栓組聯(lián)接中不管受力狀態(tài)如何復(fù)雜都簡化成上述四種簡但得受力狀態(tài)， 再接力的疊加原

38、理算出螺栓受力。求出受力最大螺栓及其受力值以后，即可進(jìn)行單個 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。須注意的是，對于松連接螺栓，只受啦伸外載荷F,則應(yīng)以F為載荷進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，對于受橫向載荷的普通螺栓組聯(lián)接和受扭傳力矩的受拉普通緊螺栓組，螺栓只受 預(yù)緊力F,，應(yīng)乘以系數(shù)1.3以考慮預(yù)緊時扭轉(zhuǎn)力矩影響，并以1.3F為載荷進(jìn)行強(qiáng)度計(jì) 算，對于受軸向載荷的普通緊螺栓聯(lián)接和授傾覆力矩的普通緊螺栓組聯(lián)接，螺栓受預(yù)緊力和工作載荷，則應(yīng)以1.3 Fo為載荷進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，對于受剪的校制孔螺栓聯(lián)接和受扭轉(zhuǎn)力矩的受剪錢制孔螺栓組聯(lián)接，則應(yīng)以螺栓所受的剪力（或擠壓力）進(jìn)行擠壓 和剪切強(qiáng)度計(jì)算。16內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第三章螺栓

39、組實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章介紹的主要內(nèi)容有：試驗(yàn)機(jī)的型式、載荷施加方式、試驗(yàn)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)地功能、 被聯(lián)接件的型式等。其中，以載荷的施加方式內(nèi)容是主要內(nèi)容。 其他內(nèi)容作一般介紹。 3.1 實(shí)驗(yàn)機(jī)的型式一般情況之下，多功能螺栓組實(shí)驗(yàn)臺有臺式和立式之分，本次參考的是臺式。選 擇臺式結(jié)構(gòu)主要原因有： 對加載裝置的分析，如果實(shí)驗(yàn)臺的底座設(shè)計(jì)的較低的話，在整臺試驗(yàn)機(jī)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(jì)的較高的話， 則會造成材料上的浪費(fèi)，會制造成本的增加， 導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)性較差，。比較這兩點(diǎn)，本設(shè) 計(jì)會選擇低底座，在我們作實(shí)驗(yàn)時，可將該實(shí)驗(yàn)機(jī)放上實(shí)驗(yàn)臺上，以此來增高其操作 面，降低制

40、造成本。 從對空間里用來分析，無論是臺式還是立式。在實(shí)驗(yàn)機(jī)下方都將有空閑的空 問。但臺式試驗(yàn)機(jī)的空間會比立式占用的空間要小。本著充分利用空間的思想，可以 考慮將液壓系統(tǒng)在加載時將產(chǎn)生不小的沖擊及振動，這對實(shí)驗(yàn)機(jī)造成一定的誤差，故 液壓系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)機(jī)主體之間有一定的距離，并適當(dāng)采取一些減震與隔離的措施。從上述可以知道，我們會選用臺式的試驗(yàn)機(jī)。加載方式的選擇載荷施加的常有方式有液壓加載和機(jī)械加載?？紤]兩種加載方式的優(yōu)缺點(diǎn)，本次 設(shè)計(jì)會采用液壓加載方式。機(jī)械加載的優(yōu)點(diǎn)是加載裝置的制造成本較低；缺點(diǎn)使結(jié)構(gòu) 復(fù)雜化，從而造成的誤差也就會較大。而液壓加載裝置則是相反的，它的結(jié)構(gòu)簡單而 緊湊，其主要優(yōu)點(diǎn)有以下

41、幾項(xiàng)：多數(shù)液壓系統(tǒng)元件以實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化；17內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書液壓加載裝置的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊；液壓系統(tǒng)操做方便簡單，使用壽命長；液壓系統(tǒng)已于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)；液壓系統(tǒng)傳動簡單，加載較精確，試驗(yàn)誤差較小；液壓加載裝置的傳動比較穩(wěn)，主要表現(xiàn)在重量輕、慣性小、 反應(yīng)快，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向；液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造和維修也較為方便簡單；但是液壓系統(tǒng)也有其缺點(diǎn)：一般的液壓元件的造價都比較貴。所以在制造成本上 會有相對的提高，而且液壓系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，檢測、排除故障都相對較困難。比較機(jī)械加載與液壓加載方式，考慮到本次設(shè)計(jì)的要求，本次設(shè)計(jì)采用液壓加 載方式。載荷的施加載

42、荷的類型由單一載荷(基本載荷)和復(fù)合載荷 (組合載荷)。具體形式由拉伸、 剪切、扭轉(zhuǎn)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(fù)合 載荷。本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺中采用了如下圖的方式：液壓缸向下拉動與托架連接的螺紋 連接塊，從而使托架左端向下移動，由于托架為剛性幾乎不產(chǎn)生變形，故而與剛性框 架連接的螺栓產(chǎn)生拉伸變形，達(dá)到了加載的目的。18內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書CJJtE- 11| 五三一L 共三圖3.1實(shí)驗(yàn)臺加載方式聯(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(xì) 的設(shè)計(jì)說明:對于聯(lián)接件，螺栓強(qiáng)度極限為5.8級，與之相配的螺母強(qiáng)度等級為5級。對于被

43、連接，主要有以下部分組成：框架部分，見圖3.2;托架，見圖3.3。以上部分均借鑒機(jī)械實(shí)驗(yàn)室同類設(shè)計(jì)部件。下面分別介紹:框架部分考慮到加載的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)在整體上必須是一體，這樣可以減小在加載時的變形, 增加被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)剛度，減小試驗(yàn)誤差。還要考慮到貼片的方便。所以在盡量保證 結(jié)構(gòu)剛度的條件下，設(shè)計(jì)成下圖形狀。19內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書tb干+ R V共工圖3.2框架結(jié)構(gòu)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(shí)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(shè)計(jì)成如下圖。3.

44、3被聯(lián)接件部分20內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第四章設(shè)計(jì)方案的確定總體方案的確定一個好的設(shè)計(jì)應(yīng)該要從技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、操做方便和維修方便，運(yùn)轉(zhuǎn)安 全可靠。除了要達(dá)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(jì)指導(dǎo)思想和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然，要想達(dá)到這些要求是需要一個過程的，我們應(yīng) 努力縮短這個還應(yīng)指出，一個涉及良好的液壓系統(tǒng)，往過程往不是一次就可以完成的，而需要 經(jīng)過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的反復(fù)檢驗(yàn)不斷的調(diào)整和修改內(nèi)容才能逐步達(dá)到完善。由于具體條件的 不同，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟不可能是固定不變的，通?？傄亚昂蟛襟E反復(fù)交叉進(jìn)行，不 斷的調(diào)整和修改設(shè)計(jì)內(nèi)容。但是一般來講，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程基本上包

45、括以下幾個基本 步驟：擬定系統(tǒng)步驟方案，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟不可能是固定不變的；系統(tǒng)的計(jì)算；各種系 統(tǒng)元件的選擇或設(shè)計(jì)；對系統(tǒng)進(jìn)行必要的驗(yàn)算；繪制正是的裝配圖和液壓系統(tǒng)圖等。在擬定系統(tǒng)方案以前，必須要明確哪些工做機(jī)構(gòu)需要用液壓系統(tǒng)來完成，哪些工 作機(jī)構(gòu)應(yīng)用其他傳動方式去完成更合理。千萬不要一味盲目的追求“全液壓化”。因?yàn)?盡管液壓傳動具有一系列的優(yōu)點(diǎn)。但它在某些方面也會有缺陷，亦不如其他傳動方式。 如能綜合運(yùn)用各種傳動方式，注意揚(yáng)長避短，設(shè)計(jì)出的機(jī)器才會是先進(jìn)的和合理的。首先要調(diào)整和了解清楚所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，具液壓系統(tǒng)眼完成的工作任務(wù)是傳動還是 控制。在本設(shè)計(jì)中液壓系統(tǒng)的工作任務(wù)是傳動； 明確工作機(jī)構(gòu)的

46、運(yùn)動形式，使直線往復(fù)運(yùn)動、 回轉(zhuǎn)運(yùn)動還是擺動，以確定選用什么形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)油缸、油馬達(dá)或是擺動油21內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書缸，本設(shè)計(jì)的工作機(jī)構(gòu)均是直線運(yùn)動，故而選用油缸；明確系統(tǒng)所需執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量、 動作順序、相互之間的位置關(guān)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。明確系統(tǒng)對安全保護(hù)的要求程度，以便選用必要的合理的安全裝置和措施；明確 系統(tǒng)對傳動精度和質(zhì)量的要求，如平衡性、準(zhǔn)確性、效率等。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

47、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。液壓傳動系統(tǒng)方案的確定由于在第三章中比較了液壓加載和機(jī)械加載的優(yōu)缺點(diǎn)，從而確定選擇了液壓加載 方式，在本設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)機(jī)中，對系統(tǒng)主要有以下幾點(diǎn)要求：(1)主機(jī)的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；(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(guān)系；(3)液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動形式及運(yùn)動速度；(4)對調(diào)速、調(diào)壓范圍，運(yùn)動平穩(wěn)性，轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求；(5)各種動作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；(6)實(shí)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(shè)

48、計(jì)液壓系統(tǒng)時，主要針對以下幾點(diǎn)基本要求：(1)對于液壓缸而言，其完成得使直線往復(fù)運(yùn)動，所以選擇普通的活塞液壓缸 進(jìn)行加載。其動作主要是在液壓缸動作的同時進(jìn)行加載。(2)由于活塞運(yùn)動距離較短，所以多液壓活塞的運(yùn)動速度并沒有較高的要求。22內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書雖然在理論上是動加載，但其速度小，行程小，故可以將其作靜加載看待, 運(yùn)動也相對比較穩(wěn)定。(3)采用電磁控制，就能較簡單地實(shí)現(xiàn)控制的自動化、簡便性；(4)工作環(huán)境是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，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。(5)液壓系統(tǒng)的元件由于去結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造精度高，所以成本也相對高，但 可以通過選用通用化、標(biāo)準(zhǔn)化

49、、系列化的替代遠(yuǎn)見。這樣可實(shí)現(xiàn)同樣的功 能而精低成本。如上節(jié)所述，液壓傳動系統(tǒng)有一個定量泵，一個油箱，一個油缸。在明確了液壓 系統(tǒng)要完成的任務(wù)和要求的基礎(chǔ)上，粗略的計(jì)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(nèi)容：.選用開式系統(tǒng)或是閉式系統(tǒng)通常對于固定是機(jī)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(shí)際情況，本設(shè)計(jì)系 統(tǒng)米用開式系統(tǒng)。.選用油泵的類型目前，液壓系統(tǒng)應(yīng)用最普遍的油泵有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。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。當(dāng)然，這種劃 分并

50、非絕對。本系統(tǒng)是中低壓系統(tǒng)，因此采用葉片泵。.選用油缸或油馬達(dá)一般來說，工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動的，都選用各種油缸驅(qū)動；做回轉(zhuǎn)運(yùn)動的， 大都選用各種油馬達(dá)驅(qū)動；做擺動運(yùn)動的，則選用各種擺動油缸驅(qū)動。同樣，這也不23內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書是絕對的，例如，對于那些形成長的直線運(yùn)動或要求唯一準(zhǔn)確的直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)，也可 采用油馬達(dá)徑向絲杠傳動。本設(shè)計(jì)中只有直線往復(fù)運(yùn)動，故采用油缸。.確定控制方式控制方式從不同的角度來分，可有手動、機(jī)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(nèi)控制和外控制等；就競選用那種方式，應(yīng) 視系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)、功率范圍、精度要求、自動化程度、能源形勢、

51、使用的場合以及 機(jī)器使用的頻率程度和利用率等因素而定，本設(shè)計(jì)采用電液動結(jié)合的控制方式。.工作液體常用的工作液體有礦物油、合成油和水乳油。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(zhì)指標(biāo)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?？傊跐M足要求的前提下，盡量選擇價格便宜的一半 的工作液體，不可優(yōu)才劣用，造成浪費(fèi)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，選擇一般的普通液壓油。24內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第五章實(shí)驗(yàn)臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)分析明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)時教學(xué)用的實(shí)驗(yàn)儀器，主要測式的是螺栓的拉伸變形試

52、驗(yàn)，用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)， 本系統(tǒng)中主體為螺栓組，由液壓系統(tǒng)實(shí)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。液壓缸采用豎直安裝，活塞桿工作時承受拉應(yīng)力，系統(tǒng)最大工 作壓力為6.3MPa。確定螺栓的主要參數(shù)確定螺栓的基本數(shù)據(jù).選擇螺栓材料常用的螺栓材料有Q215、2Q35、35和45鋼，本設(shè)計(jì)中螺栓無特殊用途，根據(jù)工 作條件，選擇常用材料45鋼。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得其力學(xué)性能為：O b =610MPa0 s =360MPa.確定螺栓的許用應(yīng)力設(shè)計(jì)中取螺栓的直徑為：d=10mm選取螺栓數(shù)目為：14對鋼質(zhì)螺栓：| s 360 =240MPas 1.5式中：1 螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力，MPa；Is螺

53、栓材料的屈服極限，MPa；S 安全系數(shù)，S=1.21.7,設(shè)計(jì)中取S=1.5o5.2.2對螺栓受力分析本設(shè)計(jì)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25內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書栓聯(lián)接。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(shí)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。在這次設(shè)計(jì)中，當(dāng)?shù)装迳现谎b 4個螺栓時，系統(tǒng)受拉力的變形量最大，如下圖，螺栓受工作載荷Fro在工作載荷Fr的作用下，螺栓組成受橫向力和翻轉(zhuǎn)力矩：橫向力：Fr翻轉(zhuǎn)力矩：M=Fr*185為防止被聯(lián)接件之間發(fā)生相對滑移，有：一 KfFRm

54、fF z K f Fr 或 F fmz式中： z螺栓數(shù)目；f 結(jié)合面間的摩擦系數(shù)，f=0.060.10, 取f=0.1;m結(jié)合面對數(shù)；Kf 考慮由摩擦力傳遞橫向載荷時的可靠性系數(shù)，通常 取1.2; f施加載荷后螺栓所受預(yù)緊力；.受橫向載荷時螺栓預(yù)緊力的計(jì)算 . . . 、 緊螺栓聯(lián)接擰緊螺母時，螺栓螺紋部分不僅受預(yù)緊力F所產(chǎn)生的拉應(yīng)力作用，同時還受螺栓螺栓與螺母之間的螺紋摩擦力矩下所產(chǎn)生的扭矩應(yīng)力的作用。根據(jù)第四強(qiáng) 度理論及對大量螺栓擰緊的統(tǒng)計(jì)分析可證明，其復(fù)合應(yīng)力(ca的計(jì)算只需將拉伸應(yīng)力(加大30%,其強(qiáng)度條件為： (仃ca=1.Wb】即：/仃二 d24則有：26內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明

55、書二d2 k I4 1.3Fmax二 d2k- 1 3.14 0.012 240 1064 1.3 4 1.3= 14492.3N2.螺栓組工作載荷（橫向力）Fr的計(jì)算如上所述：zmfF _ K f Fr則最大工作載荷：Fr= -P式中： 刀 油缸的機(jī)械效率，4=0.95則：A F 4830.82A2 = =6 = 807.2 mmP 0.95 6.3 10.缸筒內(nèi)徑D對有桿腔面積而言，有：二 D2-d2查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得，當(dāng)工作壓力 P010MPa時，速比取9 =1.33則有：二D2 二D2q ： u AL =4=4一 A2 一二 D2 -d2 - 807.24得： D=36.98mm根據(jù)液壓

56、缸內(nèi)徑系列(GB/T2348-80),取 D=40mm。.活塞桿直徑d2根據(jù)上述關(guān)系有：二D -d得： d=20mm根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB2348-80活塞桿直徑系列，取 d=20mm.o28內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書.無桿腔的實(shí)際有效面積Ai TOC o 1-5 h z 222=1256mm. 二 D 二 40A =-44.有桿腔的實(shí)際有效面積A2二 D2 -d2 二 402 -2022A2 = = 942mm44. 流量計(jì)算Q按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊計(jì)算液壓缸工作時所需流量A v160 v式中:容積效率，彈性密封時取4=1;Vi活塞的速度，根據(jù)工礦 取Vi =0.12m/s。則:A M60 v942 1

57、0上 0.1260 1=6.8L/min.實(shí)際工作壓力P2的計(jì)算由最后確定的液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算出液壓缸實(shí)際的工作壓力為:4830.8=5.1MPa94229內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第六章 螺栓組中螺栓的受力與應(yīng)變的計(jì)算本設(shè)計(jì)中的螺栓組，是受橫向載荷，翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接。其失效形式儲可能 時螺栓被拉斷外，還可能出現(xiàn)支架沿接合面滑移，以及在翻轉(zhuǎn)力矩作用下，接合面的 上邊可能產(chǎn)生離縫。橫向載荷是靠螺栓寧緊后在結(jié)合面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞的。設(shè) 計(jì)時，通常以連接的結(jié)合面不滑移作為計(jì)算準(zhǔn)則。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。工作載

58、荷變化時受力最大螺栓的載荷一應(yīng)變變化計(jì)算對于如圖的連接形式，圖6.1螺栓的連接形式（主視圖）如圖，當(dāng)只有4個螺栓時（分別為螺栓1、7、8、14）,在工作載荷的作用下，螺栓組承受如下各力和翻轉(zhuǎn)力矩作用：橫向力、翻轉(zhuǎn)力矩，30內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖6.2螺栓的連接形式（左視圖）本節(jié)中，將計(jì)算當(dāng)工作載荷變化時，受力最大的螺栓7、8的總拉力和應(yīng)變變化值計(jì)算螺栓組所受的工作載荷. . 一 : 一 、,一，當(dāng)工作載荷為500N時，即橫向力Fr =500N ,預(yù)緊力 F如刖章所 計(jì)算的F=14492.3N力矩： M -5 0 0 1 85 92N0mm計(jì)算單個螺栓所受的最大工作拉力由M引起的螺栓最大

59、工作拉力為：fm =f7M =f8MMLmaxL2L2L2L2492500 784 782= 296.5N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螺栓所受的總拉力及應(yīng)變F =F7 = F8 = fClfmCl C214492.3 0.2 296.5 =14551.6N31內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書式中：Fi 第i個螺栓受的總拉力，N;查表得：Ci/Ci+C2=0.2o總拉力產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋篎 F2EA _ 二 d2E 4= 9.27 10“14551.6 4200 109 二 10 10，式中： i第i個螺栓的應(yīng)變；E 螺栓材料的彈性模量，E=200

60、*109MPa；A螺栓的橫截面面積，mm2。工作載荷變化時螺栓的力與應(yīng)變當(dāng)工作載荷在0 4830N之間變化時，螺栓7、8所受的總拉力及應(yīng)變計(jì)算步驟同上述，可計(jì)算的總拉力及應(yīng)變?nèi)缦卤恚罕硪还ぷ鬏d荷變化時螺栓的力與應(yīng)變 外載荷s (10-4)500100015002000250030003500400045004830F1455146114671472147814814901496150215061.60.90.29.58.8487.46.765.2Z9.269.39.349.389.429.469.59.539.579.632內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖6.3工作載荷變化時螺栓的力一一應(yīng)變線圖