机械设计实验指导书.docx

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1、机械设计实验指导书工学院机械工程系编辑人：叶晓平卓耀彬实验一螺栓组联接综合实验指导书一、实验目的在日常工作中，为了便于机械的制造、安装、运输、维修以及提高劳动生产率等，广泛地使用了各种联接。因此，机械设计人员必须熟悉各种机器中常用的联接方法，及有关联接零件的结构、类型、性能与适用场合，掌握它们的设计理论或选用方法。机械联接中有两大类：一类是机械工作时，被联接的零（部）件间可以有相对运动的联接，称为机械动联接。另一类则是在机械工作时，被联接的零（部）件间不允许产生相对运动的联接，称为机械静联接。在静联接中，又尤以螺纹联接应用较为广泛。螺栓联接是最基本的

2、一种螺纹联接类型。实际生产中，为了增加联接的刚度、紧密性和提高防松能力，绝大数螺栓联接都是紧联接。在力的作用下，螺栓和被联接件都会产生变形，甚至出现断裂等情况。因此，了解螺栓联接在拧紧过程中各部分的受力情况。应成了工程技术人员的重要研究课题。二、实验内容1.实测受翻转力矩作用下螺栓组联接中各螺栓的受力情况。2.深化课程学习中对螺栓组联接螺栓实际受力分析的认识。3.熟悉电阻片应变测量方法。4.掌握静态螺栓的静态载荷与变形的测量分析方法。①本实验采用测力扭扳手预紧被试螺栓。通过螺栓测试分析仪表盘的变化值，以及螺栓柱位移，联接件的压位移来计算其螺栓的相对刚

3、度，并绘制螺栓联接受力变形图。②完成上述实验后，摇动手轮，将扭力杆上升至一高度，通过仪器和千分表观察有关数据的变化情况，求出（残余预紧力）、F（工作载荷）和Q（总拉力），并绘制成受力变形图。用以分析螺栓上总拉力Q、残余预紧力与工作载荷F之间的关系。5.掌握动态螺栓的静态载荷与变形的测量分析方法。本实验采用电测法及A/D板采集转换螺栓中载荷与应变的变化数据，并输入计算机作出螺栓和变形的关系的变化曲线图形；通过建模计算作出螺栓在变载荷作用下，螺栓变形、变化的理论曲线。可与实测曲线进行比较分析。使学生掌握螺栓联接受动态载荷后，螺栓的应力与变形之间的关系。1

4、.掌握螺栓和被联接件的受力和应变的测试分析和理论分析方法。本实验采用偏心轮加载方式，可连续调整载荷大小。测试系统采用电测法及A/D板采集螺栓组的应变量，并输入计算机绘制螺栓与被联接件的受力和变形的综合变形图，使学生掌握螺栓和被联接件的受力和变形的变化规律。实验装置配置和计算机软件还可作出螺栓和被联接件的受力和变形的理论综合变形图，可与实测曲线进行比较分析，培养学生的理论联系实际的能力。二、实验设备1.采用多功能螺栓组联接实验台或螺栓组联接实验台进行试验实验台的结构示意图如图1所示。机座1与被联接件4用双排共10个螺栓2加预紧力联接，联接面之间加橡皮或

5、其它材料的垫片8，通过杠杆加载系统6（1:75地力）和外加砝码7使被联接件受到翻转力矩作用，从而，螺栓组联接各螺栓的受力就发生变化。螺栓的受力大小是通过贴在螺栓上的电阻应变片来测量的。1、机座2、螺栓3、测试架4、被联接件5、测试齿6、杠杆系统7、砝码8、垫片图1实验台结构示意图为了便于测试，实验台的螺栓设计成线而长的试验螺栓，每个螺栓上都贴有电阻应变片。可在螺栓测试部位的任一侧贴一个电阻片或在对称的两侧各贴一个电阻片。2.实验需配置螺栓联接综合实验台一台，静动态测量仪一台，计算机及专用软件等实验设备及仪器实验台的结构示意图2所示。静动态测量仪是利用

6、金属材料的特性，将非电量的变化转换成电量变化的测量仪，应变测量的转换元件——应变片是极细的金属电阻丝绕成或用金属箔片印刷腐蚀而成，用粘贴将应变片牢固的贴在被测物件上，当被测件受到外力作用长度发生变化时，粘贴在被测件上的应变片也相应变化，应变片的电阻值也随着发生了△R的变化，这样就把机械量转换成电量（电阻值）的变化。用灵敏的电阻测量仪——电桥，测出电阻值的变化△R/R，就可换算出相应的应变，并可直接在测量仪的数码管读出应变值。通过Ａ/D板可向计算机发送被测点应变值，供计算机处理。图2实验台结构示意图图3计算机界面一、实验方法和步骤1.多功能螺栓组联接实

7、验1）仪器联线用导线从试验台上的接线柱上把各螺栓的应变片引出端以及补偿片的联线接到电阻应变仪的接线箱（预调平衡箱）上。采用1/4桥测量方法如每个螺栓上只贴一个应变片，其联线如图5所示；如每个螺栓上其对称的两侧各贴一个应变片，其联线如图6所示。后者可消除螺栓偏心受力的影响。图4实验螺栓安装及贴片图图5单片测量联线图图6双片测量联线图2）螺栓初预紧先把图4中所示的左端各个螺帽I用手力尽力拧紧，然后，再把右端的各个螺帽Ⅱ也用手力尽力拧紧。在此之前，应抬起杠杆加载系统，不使加载系统的自重加到螺栓组联接件上。[注意]在实验前，如螺栓已经受力，应将其拧松后再作初

8、预紧。3）应变测量点预调平衡在各螺栓初预紧后，以此作为初始状态，进行各螺栓应变测量的“调零”（预调平衡），把