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1、机械设计实验指导书及报告一螺栓联接实验螺栓联接实验指导书徐双满洪建平编王青温审机械工程实验教学中心2012年9月螺栓联接实验指导书一.实验目的1 .掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线（即变 形协调图）。2 .掌握求联接件（螺栓）刚度C1、被联接件刚度C2、相对刚度 Cl/Cl+C2o3 . 了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响，以考察对螺栓疲劳 的影响。二.实验设备1 .螺栓联接实验机的主要实验参数如下:1) .螺栓材料为45号钢,弹性模量El=2.06X105N/mm2,螺栓杆直 径d=10mm,有效变形计算长度Ll=130mmo2) .套筒材料为45号钢，弹性模量E2=2
2、.06X 105N/mm2,两件套筒 外径分别为D=31和32,内径为Dl=27.5mm,有效变形计算长度 L2=130mm. o3) 仪器1)YJ-26型数字电阻应变仪。2) YJ-26型数字电阻应变仪。3) PR10-26型预调平衡箱。三 .实验原理1 .力与变形协调关系在螺栓联接中，当联接副受轴向载荷后，螺栓受拉力，产生拉伸变形; 被联接件受压力，产生压缩变形，根据螺栓(联接件)和被联接件预紧力 相等，可把二者的力和变形图线画在一个坐标系中，如4 3所示。当联 接副受工作载荷后，螺栓因受轴向工作载荷F作用，其拉力由预紧力Qp 增加到总拉力Q,被联接件的压紧力Qp减少到剩余预紧力Qp,这时
3、， 螺栓伸长变形的增量入1,等于被联接件压缩变形的恢复入2,即 A入1二入2二入，也就是说变形的关系是协调的。因此，又称为变形协调 图。知道了力和变形的大小便可计算出连接副的刚度的大小，即力与变形 之比Q/X称为刚度。C1=Q1/X为螺栓刚度；C2=Q2/入2为被联接件刚度。 C1/CHC2称为螺栓的相对强度。在力-变形图上，刚度表现为图线的斜率。为了提高螺栓的疲劳强度，通常采用降低C1或增加C2的方法以降低载 荷的变化值AF。2 .主要公式螺栓联接的受力和变形，采用在试件上贴电阻应变片，并配接电阻应 变仪加以测量，通常应变仪测量的数值为微应变。其可以表示为式：(4-1)应变片的接线按半桥接到
4、应变仪上。材料在弹性限度内，应力与应变的关系为：(4-2)故螺栓拉力为：(4-3)被联接件(套筒)压力为：(4-4)螺栓伸长变形为：(4 5)套筒压缩变形为：(4-6)轴向工作载荷可由测力环中百分表读数测出：(4 7)式中：K测力环刚度，单位为：公斤/格；S一百分表读数一指针格 数；3 .测试系统说明2）测量前应对电桥调平衡，即在电阻应变片未受力的情况下，其阻 值未发生改变，电桥的输出信号值为零。当螺栓和被联接件受力时，则贴 在其上的电阻应变片RI、Rl的电阻值将发生变化，即电桥的信号输出与 受力件的变形成正比，经放大器将其电压信号放大和检波后，经A/D换成 与模拟量对应的数字量，显示器显示出
5、螺栓或套筒的微应变量值，经计算 后可得到联接副的联接件与被连接件的力和变形的数值。四 .实验步骤1 .用LB-84实验机步骤2 ）.将LBX-84实验机的螺栓联接处于卸载状态，测力环应处于不 受力状态，且把百分表小指针调为零。3 ） .打开应变仪电源，后面板开关打到半桥处。4 ） .按下“基0”开关，调节“电阻平衡”电位器，使显示为0000。5 ） .按下“标定”开关，调节“灵敏度”电位器，使显示为-5000, 并反复调平衡（零点）和定标（一 5 0 0 0 口 ）。电桥调平衡：使加载及预紧手轮处于松弛状态，按下应变仪测量钱钮, 调节对应的电位器的电阻值，使应变仪的输出值为零。加预紧力：参照L
6、BX-84实验机结构原理说明，松开手轮6,松开背 紧手轮8,拧紧手轮9,使应变仪指示为500 u ,背紧1,松开手轮9, 则完成预紧。6 ).施加轴向载荷：顺时针旋转手轮6,通过测力环对螺栓连接副施 加轴向工作载荷，最大工作载荷应控制为百分表不超过40小格，在此范 围内使百分表分别为10、15、20、25、30、35、40小格进行加载实验。 通过切换开关分别记录螺栓、套筒的微应变量数值并记录。8) .测试完毕后，卸去轴向工作载荷，卸除预紧力。9) 用LB-87实验机进行实验2),将被测应变片引线A1BC(螺栓)、A2BC (套筒)分别于预调箱的1 路、2路的A、B、C连接好，LB-87实验机的两个手轮松开，即螺栓处于 无载状态。10) 测试系统调零：按下YJ-18应变仪电源开关，分别按下“X10”、 “XI”开关，在连接副未受力的情况下，将预调箱切换开关分别打到1 路和2路，调节对应的“电阻平衡”电位器，使应变仪显示的数值为零， 则仪器调零结束。4),加预紧力：转手轮1,并将电阻箱切换开关到1路，按螺栓的应 变值为500 H s左右进行预紧。分别将切换开关进行切换到1、2路，记 录下应变仪显示的微应变值。加轴向载荷：拧动手轮6,依次按百分表10、15、20、25、30、35、40小格进行加载，分别测量螺栓、套筒的微应变值。