　　　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;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

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

1.2 螺栓组联接实验台的实验内容及其性能特点

　1.2.1 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

（1）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

（2）实现螺栓组应力分布规律研究

（3）对初压力的螺栓动态变化规律进行参数可视化分析

（4）测定螺栓联接系统的相对刚度

（5）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。

　1.2.2 性能特点

（1）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

（2）可对螺栓受力—变形规律进行分析

（3）实现了加载与检测的数字化分析

（4）利用软件平台实现了机械参数的可视化分析

1.3 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:

(1)螺栓轴向力矩的测试方法及原理;

(2)机械装置结构设计及强度计算;

(3)测量装置采样电路、人机接口、数据传输等硬件的实现;

(4)数据管理、评价、流程控制等软件的实现。

(5)虚拟应变图像显示界面的设计

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