基于VB的螺栓連接計(jì)算及選型系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文以緊螺栓連接為例，從實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中常見(jiàn)的螺栓連接件選型難的問(wèn)題出發(fā)，綜合整理了與螺栓計(jì)算和選型相關(guān)的計(jì)算公式及常用參數(shù)，并利用VB6.0程序編寫(xiě)了螺栓連接的計(jì)算及選型系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：螺栓連接 VB6.0 螺栓連接的計(jì)算 選型系統(tǒng)

0 引言

螺栓連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于與螺栓連接計(jì)算和選型相關(guān)的受力分析比較復(fù)雜，參數(shù)選擇也很麻煩，所以在對(duì)螺栓連接進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)很容易因計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤或參數(shù)選擇不當(dāng)而導(dǎo)致選型失效。

將螺栓連接的計(jì)算和選型過(guò)程與VB6.0程序相結(jié)合，編制螺栓連接的計(jì)算及選型系統(tǒng)可以解決此問(wèn)題。Visual Basic（簡(jiǎn)稱VB）是一種面向?qū)ο蟮摹⒖梢暬摹⒒谑录?qū)動(dòng)的、交互式的編程工具，與傳統(tǒng)的編程方法相比，它可以提高編程效率；而且VB還具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，能方便的將常用的螺栓連接件的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，所以將VB與螺栓連接選型系統(tǒng)設(shè)計(jì)有效結(jié)合起來(lái)能起到良好的效果，并能避開(kāi)上述選型難的問(wèn)題。

1 螺栓連接的相關(guān)計(jì)算分析

本文僅以承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接為例，對(duì)螺栓連接選型的計(jì)算分析過(guò)程作簡(jiǎn)要說(shuō)明。這種情況下螺栓的總拉力F2等于殘余預(yù)緊力F1與工作拉力F之和，即：F2=F1+F （1）

為了保證連接的緊密性，應(yīng)使F1>0。

考慮到螺栓在總拉力F2的作用下可能需要補(bǔ)充擰緊，故將總拉力增加30%以考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響，于是螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為：

式中：F2——工作總拉力（N）；d1——螺栓危險(xiǎn)截面的直徑（mm）；[σ]——螺栓材料的許用拉應(yīng)力（Mpa）。

2 基于VB的螺栓連接的功能實(shí)現(xiàn)

2.1 界面設(shè)計(jì)及查找功能說(shuō)明 如圖1所示的界面，當(dāng)單擊“緊螺栓連接”時(shí)，會(huì)進(jìn)入圖2所示的緊螺栓連接的材料選擇界面。當(dāng)依次選擇或輸入螺栓的性能等級(jí)、被連接件的材料和厚度、相對(duì)剛度后，單擊“下一步”按鈕后即可進(jìn)入如圖3所示的界面中，這時(shí)需要選擇螺栓連接方式、載荷性質(zhì)，輸入載荷的大小、方向及其作用點(diǎn)的坐標(biāo)、結(jié)合面數(shù)、結(jié)合面間的摩擦系數(shù)并在選擇螺栓組的分布方式（同時(shí)輸入相應(yīng)數(shù)值），當(dāng)單擊“查找”時(shí)查找結(jié)果會(huì)自動(dòng)顯示在如圖4所示的界面中。在圖2所示的界面中，當(dāng)單擊“清除”按鈕時(shí)會(huì)將所選擇或所填寫(xiě)的數(shù)據(jù)全部清空；單擊“上一步”按鈕會(huì)返回到如圖1所示的界面，以便進(jìn)行其它類型的螺紋連接的選型過(guò)程。在圖3所示的界面中，單擊“退出”按鈕會(huì)退出本系統(tǒng)；當(dāng)單擊“上一步”按鈕時(shí)，會(huì)返回如圖2所示的界面，并將以前所有數(shù)據(jù)全部清空。在圖4所示的界面中，當(dāng)單擊“確定”按鈕時(shí)，會(huì)返回到圖2所示的界面；單擊“退出”按鈕后會(huì)退出本系統(tǒng)。

圖3 緊螺栓連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與受力分析圖

該選型系統(tǒng)在使用的過(guò)程中若遇到錯(cuò)誤輸入或遺漏輸入或查找不到相應(yīng)型號(hào)的螺栓時(shí)，會(huì)彈出相應(yīng)的錯(cuò)誤提示對(duì)話框，以便提高參數(shù)正確率和選型效率。

2.2 編寫(xiě)代碼 程序的主要代碼如下所示：

Private Sub Command1_Click（）

……

If Combo1.Text = 3.6 Then

sigemaS = 180

……

End If

F = F總 * Cos（a * PI / 180） / z

xuyongsigema = sigemaS / S

d1 = Sqr（Abs（4 * F / （PI * xuyongsigema）））

If d1 <= 4.134 Then

d = 5

……

ElseIf d1 > 51.67 Then

MsgBox （\"暫時(shí)沒(méi)有相適應(yīng)直徑的螺栓！\"）

End If

L = H1 + H2 + 0.3 * d

If L <= 10 Then

L = 10

……

ElseIf L > 500 Then

MsgBox （\"暫時(shí)沒(méi)有相適應(yīng)直徑的螺栓！\"）

End If

……

End Sub

2.3 程序可靠性驗(yàn)證 本文以西北工業(yè)大學(xué)出版社出版的《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）P92頁(yè)的例題為例，對(duì)所編寫(xiě)的程序的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。

已知被連接件的材料分別為鑄鐵和鋼，總載荷為4800N，其作用線與垂直線的夾角為50°，力的作用點(diǎn)到結(jié)合面的距離為150mm，到螺栓組中間對(duì)稱面的距離為160mm，螺栓組上下兩行的距離為280mm，結(jié)合面間的摩擦系數(shù)為0.16，相對(duì)剛度為0.2，安全系數(shù)為1.5，選擇性能等級(jí)為4.6的4個(gè)螺栓對(duì)稱布置，試確定螺栓的公稱直徑。例題求解結(jié)果：選用公稱直徑d=12mm的螺栓。

為了便于統(tǒng)一輸入，我們不妨設(shè)連接件的結(jié)合面為XOY平面，z軸由結(jié)合面指向被連接件，坐標(biāo)系的中心在螺栓組的中心，則程序中總載荷與z軸的夾角應(yīng)為40°，在XOY面上的投影與x軸的夾角為0°，c1=280mm，另設(shè)r1=100mm，H1=25mm，H2=30mm，這對(duì)結(jié)果無(wú)影響。具體的選型操作過(guò)程如圖1～圖4所示。

3 結(jié)論

使用該選型系統(tǒng)，不僅可以大大降低實(shí)際生產(chǎn)中螺栓連接件選型過(guò)程繁雜的問(wèn)題，顯著提高螺栓連接的選型效率，而且對(duì)使用者的知識(shí)儲(chǔ)備也有所降低，因此具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]丁愛(ài)萍主編.Visual Basic 程序設(shè)計(jì)（第二版）[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.

[3]黃珊秋主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

1999.

[4]張基溫，孔德瑾，孫波主編.Visual Basic程序開(kāi)發(fā)例題與題解[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.