螺栓组联接实验台改进设计【含CAD图纸+说明书】

0工作台装配图

螺栓联接是机械设计课程中重要的教学章节，是机械零部件联接中最常用的联接方法。我校现有螺栓联接综合实验台由于误差大，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、A/D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;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Visual C++软件为开发平台，运用面向对象（OOP）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一体化，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

Bolt connection experimental design improvement
ABSTRACT
Bolt connection is important in mechanical design course teaching section, is the most commonly used mechanical components in the connection of the connection method. Our existing comprehensive test-bed bolt connection error, because both theoretical role play. Therefore, the combination of experimental teaching, our existing bolt-joint test design scheme is improved structure. The plan implementation, increase the bolt-joint experiment content, experiment process, perfect the test in improving the efficiency and ability has been achieved significant results. This experiment platform with loading stability accurate, change by coupling bolts and the stiffness of a reliable, easy operation, stable performance and high precision. Also introduced bolt connection experimental structure and the testing theory, the composition of the testing system and each part, The machinery spare parts of the structure design and calculation, The design of the hardware circuit testing system, including the strain gauge sampling circuit, A/D circuit, keyboard circuit, display circuit, etc. Analysis of the data acquisition system performance, data transmission of serial communication principle, baud rate, sending and receiving, etc; the level of conversion Discussed the principle and digital keyboard tube structure and the control mode, the keyboard coding issues; the interrupt inquires This paper also to the realization of software component selection and makes a detailed discussion.
In this paper, also tells the virtual strain test system of logical structure and software and hardware in the experimental stage bolt connection with Visual c + +, and the application of software development platform for using object-oriented (OOP) software design method, and construct a graphical lifelike, powerful virtual strain tester system. This strain of software testing system by the master control module, initialization module, the data acquisition module, data processing module, the graphic display module, the storage and the auxiliary function module type module seven parts, realize the strain signal acquisition, processing, analysis and display. System can be mixed with strain.
Key words: bolts, Connection, Test-beds, improved

目录
中文摘要I
英文摘要II
第1章绪论1
1.1螺栓组联接试验台的应用背景1
1.2螺栓组联接实验台的实验内容及其性能特点1
1.2.1实验内容2
1.2.2性能特点2
1.3本课题的意义与研究内容2
第2章螺栓联接实验台的结构设计3
2.1螺栓联结部分3
2.1.1螺栓组结构设计3
2.1.2螺栓组联接的受力分析3
2.1.3螺栓联接的强度计算7
2.1.4确定螺栓直径13
2.1.5校核螺栓所受的预紧力15
2.2加载装置部分17
2.3测试仪器部分17
2.3.1电阻应变片的测试17
2.3.2电桥18
2.3.3压力传感器19
2.4本章小结20
第3章螺栓测量装置的设计21
3.1测量装置的需求分析21
3.2测量装置的总体方案确定21
3.3测量装置的硬件实现22
3.3.1采样电路22
3.3.2采样电路30
3.3.3串行通信37
3.4测量装置的软件实现42
3.4.1流程控制44
3.4.2传感器校正44
3.4.3数据管理45
3.4.4数据评价46
3.4.5用户接口程序47
3.5本章小结47
第4章虚拟图像显示仪的设计48
4.1引言48
4.2系统的总体设计48
4.2.1系统的组成49
4.2.2系统软件的总体设计49
4.2.3系统软件开发平台的选择50
4.3系统的硬件设计51
4.3.1电阻应变片的选择51
4.3.2应变放大器的选用52
4.3.3数据采集卡的选用55
4.4系统的软件设计原则55
4.5系统软件开发流程55
4.5.1仪器功能定制56
4.5.2功能模块开发56
4.5.3仪器集成测试57
4.6软件功能总体设计57
4.7主控制模块58
4.8初始画模块59
4.8.1测试对象参数设置59
4.8.2传感器、放大器的参数设置59
4.9数据采集模块59
4.9.1采样界面操作59
4.9.2采样方程的类型60
4.9.3本系统的采样程序62
4.10数据处理模块62
4.10.1数据处理概述62
4.10.2数字滤波63
4.10.3标度变换65
4.10.4数据二次处理66
4.11图形显示模块67
4.12存储模块69
4.13本章小结70
致谢71
参考文献72

第1章绪论
1.1螺栓组联接试验台的应用背景
我国高等工程教育改革的一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，其中实验教学是一个重要的环节．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2I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DLS-I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。

采样电路

测试框图

测试系统硬件电路流程图

工作台

工作台装配图

键盘电路

螺栓

螺栓工作台

螺栓工作台1

螺栓零件图

实验装置图

数据采集系统

显示电路

转换电路