【机械基础实验-项目一】LSC-II螺栓组及单螺栓联接综合实验台实验指导书VIP专享VIP免费

LSC-II螺栓组及单螺栓联接综合实验台一、工程应用实例螺纹联接是机器中广泛采用的联接形式，常为可拆联接。在机械设计中大量使用螺纹联接，例如流体传动中液压缸的法兰盘联接、汽车发动机中汽缸盖与缸体的联接等。在日常生活中，螺栓组联接也有广泛应用，例如空调的室外机的托架等等。二、实验问题的提出在螺栓承受变动外载荷时，粗螺栓的疲劳寿命比细长螺栓的寿命短，这是为什么呢？另一方面，在机器设计中可以通过哪些措施来提高螺栓的疲劳寿命，机械设计中介绍了三种措施：（1）提高被联接件的刚度；（2）减小螺栓的刚度；（3）提高螺栓联接的预紧力。也可以同时采用上述三种措施。第（1）（2）种措施将导致螺栓联接残余预紧力的减小，这对有密封要求的联接是必须考虑的；第（3）种措施会导致螺栓静强度的减弱。上述结论正确吗？我们通过本实验来观察、分析螺栓的联接特性。螺栓联接常成组使用。在外界转矩或倾翻力矩载荷作用下，每只螺栓上承受的载荷一样吗？各螺栓上承受载荷间有什么关系呢？让我们用实验来研究这一问题。三、实验目的现代各类机械工程中广泛应用螺栓组机构进行联接。如何计算和测量螺栓受力情况及静、动态性能参数是工程技术人员面临的一个重要课题。本实验通过对一螺栓组及单个螺栓的受力分析，要求达到下述目的：（一）螺栓组试验（1）了解托架螺栓组受翻转力矩引起的载荷对各螺栓拉力的分布情况。（2）根据拉力分布情况确定托架底板旋转轴线的位置。（3）将实验结果与螺栓组受力分布的理论计算结果相比较。（二）单个螺栓静载试验了解受预紧轴向载荷螺栓联接中，零件相对刚度的变化对螺栓所受总拉力的影响。（三）单个螺栓动载荷试验通过改变螺栓联接中零件的相对刚度，观察螺栓中动态应力幅值的变化。1四、螺栓试验台结构及工作原理(一)螺栓组试验台结构与工作原理螺栓组试验台的结构如：图1所示。图中1为托架，在实际使用中多为水平放置，为了避免由于自重产生力矩的影响，在本试验台上设计为垂直放置。托架以一组螺栓3联接于支架2上加力杠杆组4包含两组杠杆,其臂长比均为1:10，则总杠杆比为1:100，可使加载砝码6产生的力放大到100倍后压在托架支承点上.螺栓组的受力与应变转换为粘贴在各螺栓中部应变片8的伸长量，用变化仪来测量。应变片在螺栓上相隔180°粘贴两片，输出串接，以补偿螺栓受力弯曲引起的测量误差。引线由孔7中接出。图1螺栓组试验台加载后，托架螺栓组受到一横向力及力矩，与接合面上的摩擦阻力相平衡。而力矩则使托架有翻转趋势，使得各个螺栓受到大小不等的外界作用力。根据螺栓变形协调条件，各螺栓所受拉力F（或拉伸变形）与其中心线到托架底版翻转轴线的距离L成正比。即：（1）式中，F1，F2——安装螺栓处由于托架所受力矩而引起的力（N）；L1，L2是从托架翻转轴线到相应螺栓中心线间的距离（mm）；本试验台中第2、4、7、9号螺栓下标为1；第1、5、6、10号螺栓下标为2；第3、8号螺栓距托架翻转轴线距离为零（L=0）。根据静力平衡条件得：M=Qho=（2）M=Qho=2×2F1L1+2×2F2L2(N·mm)（3）式中，Q——托架受力点所受的力（N）2h0——托架受力点到接合面的距离（mm），见图2。本实验中取Q=3500N；h0=210mm；L1=30mm；L2=60mm。则第2、4、7、9号螺栓的工作载荷为：F1=（4）第1、5、6、10号螺栓的工作载荷为：F2=（5）（二）螺栓预紧力的确定本实验是在加载后不允许联接接合面分开的情况下来预紧和加载的。联接在预紧力的作用下，其接合面产生挤压应力为：p=（6）悬臂梁在载荷Q力的作用下，在接合面上不出现间隙，则最小压应力为：－≥0（7）图2螺栓组的布置式中，Qi——单个螺栓预紧力（N）；Z——螺栓个数，Z=10；A——接合面面积，A=a(b-c)(mm)2；W——接合面抗弯截面模量，W=(mm3)（8）上式中，a=160mm；b=105mm；c=55mm。因此，Q0≥（9）为保证一定安全性，取螺栓预紧力为：3Q0=（1.25~1.5）（10）再分析螺栓的总拉力。在翻转轴线以左的各螺栓（4、5、9、10号螺栓）被拉紧，轴向拉力增大，其总拉力为Qi=Q0+Fi+（11）或Qi=(Qi+Fo)（12）在翻转轴线以右的各螺栓（1、2、6、7号螺栓）被放松，轴向拉力减小，总拉力为：Qi=Qo－F1（13）...