差大，均起不到验证理论的作用。为此，结合实验教学，对我校现有的螺栓联接试验台结构给出改进设计方案.该方案实施后，增加了螺栓联接实验内容，完善了整个实验过程，在提高试验台的效率和能力方面取得了明显的效果。该实验台具有加载稳定准确改变螺栓和被联接件刚度可靠操作方便性能稳定精度高的特点。还介绍了螺栓连接实验台的结构组成及测试原理，测试系统的组成及各部分作用进行了机械装置零部件的结构设计和强度计算设计了测试系统的硬件电路，包括应变仪的采样电路转换电路键盘电路显示电路等分析了数据采集系统的性能，数据传输的串行通讯原理波特率发送与接收电平转换等内容讨论了键盘防抖原理和数码管的结构及非编码键盘的控制方式中断查询等问题论文还对软件的实现和元器件的选择等做了详细的论述。在本文中，还详细阐述虚拟式应变测试系统的逻辑结构和软硬件在螺栓联接实验台上的应用，并以软件为开发平台，运用面向对象的软件设计方法，构建出了图形逼真功能强大的虚拟式应变测试仪系统。该应变测试系统的软件由主控制模块初始化模块数据采集模块数据处理模块图形显示模块存储打印模块和辅助功能模块七部分组成，实现了对应变信号进行采集处理分析和显示。系统可对与应变测量有关的多类型参量进行实时测量，将信息的采集和处理体化，数据和结果实现可视化，其价格比传统应变测量仪器低廉，大大提高了工作效率。关键词螺栓,联接,试验台,改进,目录中文摘要英文摘要第章绪论.螺栓组联接试验台的应用背景.螺栓组联接实验台的实验内容及其性能特点实验内容性能特点.本课题的意义与研究内容第章螺栓联接实验台的结构设计.螺栓联结部分螺栓组结构设计螺栓组联接的受力分析螺栓联接的强度计算确定螺栓直径校核螺栓所受的预紧力.加载装置部分.测试仪器部分电阻应变片的测试电桥压力传感器.本章小结第章螺栓测量装置的设计.测量装置的需求分析.测量装置的总体方案确定.测量装置的硬件实现采样电路采样电路串行通信.测量装置的软件实现流程控制传感器校正数据管理数据评价用户接口程序.本章小结第章虚拟图像显示仪的设计.引言.系统的总体设计系统的组成系统软件的总体设计系统软件开发平台的选择.系统的硬件设计电阻应变片的选择应变放大器的选用数据采集卡的选用.系统的软件设计原则.系统软件开发流程仪器功能定制功能模块开发仪器集成测试.软件功能总体设计.主控制模块.初始画模块测试对象参数设置传感器放大器的参数设置.数据采集模块采样界面操作采样方程的类型本系统的采样程序.数据处理模块数据处理概述数字滤波标度变换数据二次处理.图形显示模块.存储模块.本章小结致谢参考文献第章绪论.螺栓组联接试验台的应用背景我国高等工程教育改革的项重要任务是在培养学生具有扎实的理论基础的同时，加强对学生创新意识和创新能力的培养，其中实验教学是个重要的环节．实验课程教学质量的优劣不仅对本课程有影响，而且对学生的实践能力的培养也会起到潜移默化的作用,而实验课程的指导思想和教学内容的制定，实验方法和手段的采用又不可避免地要受到实验装置的制约和影响．为造就面向世纪经济建设的优秀人才，实验课程的改革已迫在眉睫．因此必须在实验中引入现代计算机技术和先进电子技术，培养学生掌握先进的实验方法和检测技术．螺栓组联接实验台装置是用于工科院校“机械设计”“机械设计基础”课程教学的实验设备,现有的实验装置大多是在静态轴向工作载荷情况下,电测螺栓与被联接件之间的变形协调关系,而无法反映动态轴向工作载荷作用下螺栓与被联接件之间的变形协调位移应力关系。学生只能凭借书本及课堂理论予以理解,满足不了现代教学的需要。而且传统的“螺栓组联接中螺栓的受力和相对刚度系数”实验及“单个紧螺栓联接中螺栓的相对刚度系数和动载荷特性实验”在我校普遍采用的南京金陵机械厂生产的型螺栓实验台。通过动静态应变仪来测量应变量，再由学生手工处理数据并绘制螺栓受力图的。这种测量方式手段陈旧仪器精度难以满足要求。另外，数据处理手段的落后，使实验不仅耗时，而且难以激发学生的学习热情，也难以提高实验的水平和深度。因此，在这种情况下必须对原有的实验台装置进行改进，才能够满足现有的实践教学要求，加深学生对机械设计基础知识的理解。经过改进后该实验装置结构简单,性能稳定。由于用两种测试方法,即计算机数据采集和静动态电阻应变仪测量,所以该装置使用时灵活性好,测试手段新颖,测量精度高,便于学生掌握。该装置台式化设计,积体小,成本低,便于学生实验时多组同时进行。.螺栓组联接实验台的实验内容及其性能特点实验内容本试验装置可完成下述试验项目,并给出定性或定量结果完成不同初拉力的联接件和被联接件的受力变形规律研究实现螺栓组应力分布规律研究对初压力的螺栓动态变化规律进行参数可视化分析测定螺栓联接系统的相对刚度了解和部分掌握电阻应变片技术计算机技术在力测量中的应用。从而验证螺栓组联接受力分析理论和现代测量技术在机械设计中的应用。性能特点可完成螺栓组在受倾覆静态力矩作用下的受力变形规律的分析可对螺栓受力变形规律进行分析实现了加载与检测的数字化分析利用软件平台实现了机械参数的可视化分析.本课题的意义与研究内容该实验装置的研制对教学实验的改造开展计算机辅助测试的研究工作具有很重要的意义。特别是为机械基础系列课程中实验教学从传统的验证型演示性实验向综合性研究型转变的改革打下良好的基础。同时，也为培养学生独立分析问题解决问题的能力，培养动手能力科学研究能力创新能力发挥了积极的作用。另外，也提高了实验技术人员的科研能力。本文主要的研究内容螺栓轴向力矩的测试方法及原理机械装置结构设计及强度计算测量装置采样电路人机接口数据传输等硬件的实现数据管理评价流程控制等软件的实现。虚拟应变图像显示界面的设计第二章螺栓联接实验台的结构设计螺栓联接综合实验台的结构主要由螺栓联接部分加载装置部分测试仪器部分等三部分组成。该实验台具有加载稳定准确改变螺栓和被联接件刚度可靠操作方便性能稳定精度高的特点。.螺栓联接部分设计步骤螺栓组结构设计螺栓受力分析螺栓联接的强度计算确定螺栓直径校核螺栓所需的预紧力是否合适确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以及相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在托架上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。螺栓组联接的结构设计螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。螺栓的布置应使各螺栓的受力合理，当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。螺栓排列应有合理的间距，边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。分布在同圆周上的螺栓数目，应取成，等偶数，以便在圆周上钻孔时分度和画线。同螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被联接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。螺栓组联接的受力分析受横向载荷的螺栓组联接图所示为由个螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。横向载荷的作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组的对称中心。当采用螺栓杆与孔壁间留有间隙的普通螺栓联接时，靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷，假设在横向总载荷的作用下，各螺栓所承担的工作载荷是均等的。图受横向载荷的螺栓组联接式中为螺栓联接数目本设计对于普通螺栓联接，应保证联接预紧后，接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷。假设各螺栓所需要的预紧力均为，螺栓数目为，则其平衡条件为式中接合面间的摩擦系数，见下表接合面数图中，防滑系数，.所以螺栓所受到的预紧力为表被联接件接合面的表面状态摩擦系数钢或铸铁零件干燥的加工表面有油的加工表面钢结构轧制表面，钢丝刷清理浮锈涂富锌漆喷砂处理钢铁对砖料，混凝土或木材干燥表面轴向载荷的螺栓组联接与螺栓轴线平行，且过螺栓组联接形心。计算时，认为各螺栓平均受载。则每个螺栓所受轴向工作载荷为受转矩的螺栓组联接如下图所示，转矩作用在联接接合面内，在转拒的作用下，底板将绕通过螺栓组对称中心并与接合面相垂直的轴线转动。为了防止底板转动，可以采用普通螺栓联接，也可以采用铰制孔用螺栓联接。其传力方式和受横向载荷的螺栓组联接相同。图采用普通螺栓联接时，靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩。假设各螺栓的预紧程度相同，即各螺栓的预紧力均为，则各螺栓联接处产生的摩擦力均相等，并假设此摩擦力集中作用在螺栓中心处。由上式可得各螺栓所需的预紧力为式中接合面的摩擦系数，见表第个螺栓的轴线到螺栓组对称中心的距离螺栓数目防滑系数，.采用配合螺栓联接时，在转矩的作用下，各螺栓受到剪切和挤压作用，各螺栓所受的横向工作剪力和各该螺栓轴线到螺栓组对称中心的连线即力臂。相垂直图。为了求得各螺栓的工作剪力的大小，计算时假定底板为刚体，受载后接合面仍保持为平面。则各螺栓的剪切变形量与各该螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离成正比。即距螺栓组对称中心越远，螺栓的剪切变形量越大。如果各螺栓的剪切刚度相同，则螺栓的剪切变形量越大时，其所受的工作剪力也越大。如图所示，用分别表示第个螺栓和受力最大螺栓的轴线到螺栓组对称中心的距离。分别表示第个螺栓和受力最大螺栓的工作剪力，则得根据作用在底板上的力矩平衡的条件得即联解式及，可求得受力最大的螺栓的工作剪力为螺栓联接的强度计算承受预紧力的紧螺栓联接图承受预紧力的紧螺栓联接紧螺栓联接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩作用下，螺栓除受预紧力的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩的扭转而产生扭转切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。因此，进行强度计算时，应综合考虑拉伸应力和扭转切应力的作用。螺栓危险截面的拉伸应力为所以螺栓危险截面的扭转切应力为对于的钢制螺栓，可取由于螺栓材料是塑性的，可根据第四强度理论，求出螺栓预紧状态下的计算应力为.由此可见，对于普通螺纹的钢制紧螺栓联接，在拧紧时虽同时承受拉伸和扭转的联合作用，但在计算时，可只按拉伸强度