1、北京工业大学毕业设计(论文)I摘 要混凝土材料因其具有易加工成型、匹配性好、可调性强和耐久性好等优点，被广泛的应用在建筑领域，但是随着应用范围的扩大，对混凝土材料的安全性能要求也越来越高。在特殊环境下混凝土的徐变机理以及内部钢筋的腐蚀情况对于工程应用有着很重要的作用，研究这些内容甚至可以避免一些大的事故。本文针对研究混凝土在高压力、高湿度环境下钢筋受到腐蚀情况，设计制造出两套混凝土压缩徐变仪装置，为混凝土试验块提供恒定压力，以模拟混凝土在地下受到的高压环境，并在此基础上申报实用新型专利，本文主要包括以下方面内容：（1）根据混凝土试验方法及要求设计并制造出两套混凝土压缩徐变仪装置，装置能够同时为
2、六块混凝土试验块施加 23KN 的压力恒定压力，通过滑动螺旋副施加压力，运用弹簧测量施加压力值大小；（2）利用机械设计及材料力学方面的知识，针对设计的混凝土压缩徐变仪进行强度校核，包括顶板、围板、支撑板的强度校核，以及弹簧、螺纹的设计校核，经过实践运用完全达到实验的要求；（3）利用机械制造方面的知识，对混凝土压缩徐变仪装置关键零部件进行结构分析，设计关键零部件的加工工艺，按照此工艺加工出了零部件；（4）撰写并提交了装置结构的专利申请，现正在审核中，通过此过程锻炼了自己写专利的能力；关键词：混凝土；钢筋腐蚀 ；压缩徐变仪 北京工业大学毕业设计(论文)IIAbstractConcrete mate
3、rials, because of its easy molding, the match is good, adjustable resistance and durability as well as good, is widely used in the building industry, but with the expansion of the scope of application, is getting higher and higher demands on safety performance of concrete materials. Mechanism of cre
4、ep of concrete in a special environment, and internal corrosion of steel bars for engineering application has a very important role in these contents can even avoid some accidents.This research concrete steel bar corrosion under high pressure, high humidity environments, Concrete compression creep d
5、esign and manufacture two concrete compression device, providing constant pressure for concrete block, to simulate concrete in underground high pressure environment, on the basis of utility model patents, this article includes the following main aspects:(1) according to the test methods and requirem
6、ents of concrete design and produce two sets of Concrete compression creep of concrete compression devices, devices can at the same time as six 23KN pressure concrete test block constant pressure;(2) the use of mechanical design and knowledge of strength of materials, for the design of concrete comp
7、ression strength check of Concrete compression creep, including roof, wall Board, support plate strength check and design of spring, thread checking;(3) knowledge of mechanical manufacturing, Concrete compression creep device key components for structural analysis on concrete compression, key parts
8、of the design process;Keywords: Concrete；Iron corrode；Compression creep instrument北京工业大学毕业设计(论文)III目录摘 要 .IAbstractII第一章 绪论 11.1 课题目的及意义 11.2 课题背景 21.3 混凝土压缩徐变仪研究现状 .21.4 本装置特色 3第二章 混凝土压缩徐变仪设计方案 .42.1 混凝土压缩实验要求 42.1.1 混凝土压缩实验方法 .42.1.2 混凝土压缩徐变仪的设计要求 .42.2 混凝土压缩徐变仪设计 .42.2.1 混凝土压缩徐变仪设计方案 .42.2.2 各零部件
9、的结构设计 .5第三章 混凝土压缩徐变仪结构强度校核 .73.1 机架系统强度校核 73.1.1 顶板强度校核 73.1.2 围板强度校核 83.2 施压系统参数设计及强度校核 .93.3 测力系统强度校核 113.3.1 弹簧参数设计及强度校核 .113.3.2 支撑板强度校核 .13第四章 混凝土压缩徐变仪主要零件加工工艺设计 .164.1 螺纹杆加工工艺设计 164.2 螺纹套筒加工工艺设计 .17第五章 混凝土压缩徐变仪参数校准与实验应用 .185.1 测力弹簧刚度系数校准 .185.2 混凝土压缩徐变仪调试及试验 .205.3 客户使用反馈 21结 论 22致 谢 23参考文献 24
10、附件一：混凝土压缩徐变仪专利申请 .25附件二：混凝土压缩徐变仪标准转配图及各部件零件图 .31附件三: 螺纹杆加工工艺工序卡片 .41附件四：螺纹套筒加工工艺工序卡片 .50北京工业大学毕业设计(论文)1第一章 绪论1.1 课题目的及意义在 20 世纪初，混凝土的收缩徐变现象就被人们所发现，但是直到 20 世纪30 代才引起人们的重视，大家才开始对混凝土的收缩徐变机理展开研究。经过大半个世纪对混凝土收缩徐变的试验研究和理论分析，人们已经掌握了大量的资料和经验，对混凝土收缩徐变的认识以及其对结构的影响效应的分析方法有了很大发展。目前为止，许多国家和组织都提出了关于混凝土收缩徐变效应的设计规范及
11、计算理论和方法，但由于各国和组织对收缩徐变机理的认识有所不同，提出的混凝土收缩徐变计算表达式存在一定的差异，繁简各异，精度上也各不相同。因此，混凝土收缩徐变的理论以及计算方法仍然处在发展阶段，还需要大量的研究和探讨。混凝土是以水泥为主要胶结材料，拌合一定比例的砂、石和水，有时还加入少量的添加剂，经过搅拌、注模、振捣、养护等工序后，逐渐凝固硬化而成的人工混合材料。各组成材料的成分、性质和相互比例，以及制备和硬化过程中各种条件和环境因素，都对混凝土的力学性能有不同程度的影响。所以，混凝土比其它单一性结构材料（如钢、木等）具有更为复杂多变的力学性能，但它却是工程中最常用的建筑材料之一。 混凝土的收缩
12、是指混凝土体内水泥凝胶体中游离水蒸发而使本身体积缩小的一种物理化学现象，它是一种不依赖于荷载而与时间、气候等因素有关的干燥变形。混凝土的收缩应变值超过其轴心受拉峰值应变的 35 倍，成为其内部微裂缝和外表宏观裂缝发展的主要原因。混凝土的徐变是指在持续荷载作用下，混凝土结构变形将随时间增长而不断增加的现象。徐变在加载初期发展较快，而后逐渐减慢，其延续时间可达数十年。混凝土结构在受拉、受压、受弯时都会产生徐变，并且最终趋于收敛的极限徐变变形一般要比瞬时弹性变形大 13 倍。因此，在混凝土结构设计中徐变是一个不可忽略的重要因素混凝土的收缩是指混凝土在硬化过程中所发生的体积变化。徐变是混凝土的特性，具
13、有重要的工程意义，其不仅可以使混凝土构件产生变形，对于预应力混凝土，还可以因其与应力损失。而且现在混凝土构件应用越来越广泛，在不同环境下混凝土受到的环境因素也不一样，对于在特殊环境下混凝土的徐变机理以及内部钢筋的腐蚀情况对于工程应用有着很重要的作用，比如可以根据不同的环境设计符合要求的混凝土构件，这样甚至就可以避免一些大的建筑事故，保证了国家的财产和人员安全。北京工业大学毕业设计(论文)21.2 课题背景随着北京城市化进程的迅猛发展，城市地面空间日益陷入拥挤局面，有效利用地下空间已经成为北京市城市发展的重要战略方针。北京市的地下空间包括地铁、地下公路、地下人行过道街、地下停车场、地下管线、地下
14、商业服务设施及地下人防设施等。据统计：目前北京行政区域内共有地下空间 20749 处，面积 1865 万平方米，几乎相当于 50 年代初北京全城的建筑面积。其中楼房地下室面积最大，有一万余处，900 多万平方米；其次就是人防工程，780 多万平方米；地铁 50 万平方米，地下管网 3.6 万公里。到 2020 年，北京的地下空间更是将达 9000 万平方米。北京地下空间在保证人民群众安居乐业，维持社会安定团结和促进经济平稳快速发展中占有着重要的地位。但是由于北京市地下基础设施耐久性不高等种种原因所致，有关地下基础设施出事的消息屡屡见诸于媒体。据统计，目前北京大型的水管迸裂事故平均约每 4 天就
15、有 1 起。北京地铁也在投入运营几年后就出现隧道内部水管腐蚀穿孔等问题。地下铁路、车库等基础设施大多一次性投资巨大，且常常位于城市中心区域，对它们的维护、修理、改建往往代价巨大。既浪费了大量资金，又影响其正常使用。地下基础设施耐久性不良导致其维护周期和使用寿命缩短，严重时还会威胁人民群众的生命财产安全。因此，地下基础设施的耐久性问题是一个十分重要也是迫切需要解决的问题。钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性降低的一个主要原因。钢筋锈蚀引起混凝土结构过早破坏，已成为我国普遍关注的一大灾害。大量混凝土结构由于钢筋锈蚀，不得不维修或拆除，甚至发生倒塌，造成巨大的经济损失。北京市地下环境复杂，在多离子、多因素
16、的影响下，对钢筋锈蚀造成更大的威胁。因此，通过对地下环境中钢筋锈蚀的研究，确定地下空间结构钢筋锈蚀的规律，通过各种方法提高钢筋的抗锈蚀能力，保证地下结构的正常使用寿命，对地下空间结构的耐久性有着深远的意义。1.3 混凝土压缩徐变仪研究现状国内徐变仪主要是由主机、液压系统、测力单元、压缩变形系统等组成。主机由丝杠、上压板、中压板、下压板、调节螺母、压板调平总成、叠式弹簧等组成。上下压板间装有活动球座，操作时当上压板底面与试件顶面接触后，能则自动适应试件高度方向的细微倾斜度，使两平面互相接触全面，从而使试件受力均匀，根据试件大小，可转动调节螺母。上压板自动下降或上升，以适应调节试验空间。北京工业大
17、学毕业设计(论文)3液压系统分手动和电动两种，手动或电动液压泵、油管和分离式油压千斤顶组成。此液压系统每套可控制多台徐变试验仪，为一台加压到额定的压力后调节徐变试验仪的锁定螺母固定后可移到另一台徐变试验仪上进行工作。测力系统主要由高精度 LED 显示仪表、压力传感器和连接线组成，压力传感器主要接收压力信号，经过连接线传输到高精度 LED 显示仪表，LED 显示仪表显示出压力值的大小。国内目前市场上存在的徐变仪大多都是精度非常高，示值相对误差：1%，能提供的最大试验力能达到 500KN，而本实验所要求的设备精度不高，压力值不大，对徐变仪的要求也不是高，如果选用市场上的徐变仪则会浪费资源。1.4
18、本装置特色虽然压缩徐变仪在市场上有很多高精端的产品，它们的测量精度高，提供压力值大，误差精度小但是成本很大。而本装置完全自主开发制造，具有结构简单易于操作，能够实现在恒温恒湿条件下对被测混凝土试验块施加压力并能保持此压力长期作用的特点，可定性评价被测混凝土试验块的变形性能，本装置最大能够提供 25KN 的恒定压力。因为结构相对简单，所以加工成本很低，而且容易加工制造。由于装置能完成多种力学实验，所以可以应用到大中院校学生基础实验中，既可以节约成本，又能达到实验的效果，使用性能稳定，值得推广。北京工业大学毕业设计(论文)4第二章 混凝土压缩徐变仪设计方案2.1 混凝土压缩实验要求2.1.1 混凝
19、土压缩实验方法混凝土压缩实验的目的是测定混凝土试验块在恒定压力、恒定湿度的条件下钢筋受到溶液腐蚀的情况。实验的操作方法是把 6 块混凝土试验块依次叠加在一起，并浸泡在硫酸镁溶液中，然后对 6 块混凝土试验块施加载荷，要求装置能够保持较长时间内压力值不发生改变，在隔较长时间后进行数据测量，以分析混凝土试验块受到腐蚀的情况。2.1.2 混凝土压缩徐变仪的设计要求根据混凝土压缩实验的操作方法可以得出此实验对徐变仪的要求有：1、 能够一次对 6 块 100100400mm 的长方体混凝土试验块施加压力；2、 装置能够对混凝土实验块施加 20KN 的压力；3、 在施加压力后能够在较长时间内保持压力不变；
20、4、 装置易于操作，安全性能好。2.2 混凝土压缩徐变仪设计2.2.1 混凝土压缩徐变仪设计方案图 2.1 所示是整个徐变仪装置的三维示意图：图中 1-旋转手柄，2-加载螺纹杆，3-机架，4-上压板，5-浸泡容器，6-混凝土试件，7-导向立柱，8-下压板，9-测力弹簧。本装置的设计方案是：在机架 3 的顶板中心开一通孔并在通孔内焊接一内螺纹套筒，加载螺纹杆 2 上端的轴孔内连接一旋转手柄 1，并通过滑动螺旋副与机架 3 的顶板上焊接的内螺纹套筒相啮合，四根导向立柱 7 轴孔过盈配合安装于机架 3 的底板上，并在每根导向立柱 7 上套放一根测力弹簧 9，四根弹簧上面安放一块下压板 8，下压板 8
21、 上开有的四个通孔与四根导向立柱 7 轴孔间隙配合，在下压板 8 与加载螺纹杆 2 之间放置一个浸泡容器 5，混凝土试件 6 浸泡在浸泡容器 5 中，在混凝土试件 6 上顶面安放一块带有球形凹槽的上压板 4，上压板 4 的球形凹槽与加载螺纹杆 2 的下端接触承压。所述的机架 3 由四块矩形钢板和一内螺纹套筒焊接而成。北京工业大学毕业设计(论文)5导向立柱 7 上标有刻度线以反映测力弹簧的压缩变形量。当实验员通过旋转手柄 1 转动加载螺纹杆 2 时，加载螺纹杆 2 向下运动并对混凝土试件 6 施压，带动上压板 4、混凝土试件 6、浸泡容器 5 及下压板 8 向下运动，使测力弹簧 9 受压变形。通
22、过测力弹簧的压缩变形量即可测算出试件的受压载荷值。图 2.1 混凝土压缩徐变仪三维示意图设计制造的混凝土压缩徐变仪已提交专利申请,现正在审核中,专利内容见附件一。装置的标准装配图以及各零件图见附件二。2.2.2 各零部件的结构设计整个装置是由三个系统组成，第一是施压系统，第二是机架系统，第三是测力系统。施压系统是由螺纹杆、螺纹套筒、旋转手柄组成，通过旋转手柄使螺纹杆向下运动，以挤压上压板，对混凝土试验块产生下压力。本装置中螺旋副的作用是传动，所以选用梯形螺纹，因为梯形螺纹的特点为，牙形角 ，螺纹副的大径和小径处有相等的径向间隙。牙根强度高，=30螺纹的工艺性好；内外螺纹以锥面贴合，对中性好、不
23、易松动，用于传力螺旋和传动螺旋。表 2.1 为螺旋副的参数选择：北京工业大学毕业设计(论文)6表 2.1 螺纹系统参数选择螺纹参数设计(GB/T 5796.3-1986)最大轴向载荷 Fm=23000 N 螺纹副摩擦系数 s=0.11螺纹形式：单线梯形螺纹 螺杆许用应力=71 MPa螺 矩 P=7 mm 螺杆螺纹牙许用剪切应力=42.6 MPa导 程 L=7 mm 螺杆螺纹牙许用弯曲应力 b=71 MPa公称直径 d=40 mm 螺母螺纹牙许用剪切应力=42.6 MPa牙 型 角 =30 螺母螺纹牙许用弯曲应力 b=71 MPa中 径 d2=36.5 mm 螺牙的工作高度 h=3.5 mm螺杆
24、小径 d1=32 mm 螺母高度系数 =1.65螺母大径 D4=41 mm 螺母高度 H=60 mm螺母小径 D1=33 mm 旋合圈数 z=8.57螺杆最大工作长度 l=250 mm 工作压强 p=6.7 MPa螺杆和螺母材料：45# + 45# 螺杆材料的弹性模量 E=207000 MPa螺旋副材料许用压p=7.5 MPa 螺杆材料的切变模量 E=83000 MPa机架系统是由四块矩形钢板和螺纹套筒焊接而成，其主要起到支撑固定的作用。下表为机架系统参数：表 2.2 机架系统参数选择机架参数设计顶板 abc=60060020mm围板 abc=10506005mm底板 abc=72060010
25、mm弹簧系统是由四根弹簧、四根导向立柱、下压板组成，导向立柱对弹簧有起到固定导向的作用，弹簧的作用是测量系统载荷。弹簧系统参数选定：1、 弹簧型号及材料选择(GB/T1239.6-1992)1) 弹簧型号：热卷压缩弹簧RY 型(两端圈并紧并磨平 n2=2)；2) 材料选择： 名称：油淬火回火硅锰弹簧钢丝； 牌号：60Si2MnA； 性能：强度高，弹性好；易脱碳，用于较高载荷的弹簧。分A、B、C 三类，A 类用于一般用途弹簧，B 类用于一般用途和汽车悬北京工业大学毕业设计(论文)7挂弹簧；C 类用于汽车悬挂弹簧。2、 弹簧的主要参数弹簧的参数设计主要是参照机械设计手册，根据手册的计算方法以及徐变
26、仪设计要求。下表为弹簧的设计参数：表 2.3 弹簧参数弹簧参数设计簧丝直径 d=12 mm 高径比 b=2.833弹簧中径 D=60 mm 旋绕比 C=5总圈数 n1=8.5 螺旋角 =6.8（5-9）有效圈数 n=6.5 间距 =10.46 mm最大心轴直径 DXmax=43 mm 节距 p=22.46 mm(0.28-0.5)D支撑圈数 n2=2 最大变形量 fs =58.1 mm自由高度 H0=170 mm 弹簧刚度 k=144 N.mm-1极限载荷 Fs=8369N 最大工作载荷 Fm=5575 N北京工业大学毕业设计(论文)8第三章 混凝土压缩徐变仪结构强度校核3.1 机架系统强度校
27、核3.1.1 顶板强度校核图 3.1 顶板受力简化图如图 3.1 所示，顶板中点 O 处受到向上的集中力 F，B、C 处受到向下的拉力 F1、F2 的作用，所以顶板受到的是弯曲正应力。下面校核顶板的弯曲强度：顶板受到拉力发生弯曲变形，则顶板弯曲正应力为：（1） =顶板的挠曲线方程为：（2）=48(3242) 02顶板的端截面转角为：（3） =216顶板最大挠度为：（4）=348其中： 北京工业大学毕业设计(论文)9（5）=312（6）=1（7）=1+2（8）1=2代入数据得： =270 =20 =600 F=25000N =200 求得： =84.35 =5.69107=1.025103数据满
28、足设计要求，所以顶板强度合格。3.1.2 围板强度校核围板在装置中受到拉力的作用，需要校核其受拉强度，图 3.2 为围板的受力简图：图 3.2 围板受力简图围板在装置中受到的力为拉力，其大小为：北京工业大学毕业设计(论文)10（9）3=4=2=12500所以由拉应力公式得： （10）=3围板的横截面积为：（11）= 代入数据a=600mm b=5mm解得=4.2所以围板的强度合格，满足实验要求。3.2 施压系统参数设计及强度校核装置中的螺纹副为传力螺旋而且要求自锁，所以采用单线螺纹，应校核螺杆的危险截面的强度、螺纹牙的抗剪和抗弯曲强度以及螺杆的自锁性。1.螺杆中径（1）2=其中梯形螺纹、矩形螺
29、纹 =0.8F 为轴向载荷 F=25000N为螺母的高度系数 =1.65为许用压强，查表 15.2-9 得 =7.5由公式(1)得 2=35.96根据手册，查得标准值 2=35.5根据 值查表 7.2.4 得2公称直径 d=40mm螺距 P=7北京工业大学毕业设计(论文)11导程 S=7mm螺母大径 4=41螺母小径 1=332.螺母高度（2）=2代入数据由公式（2）得 H=60mm3.旋合圈数（3）=由公式（3）代入数据得:z=8.574.螺纹的工作高度h=0.5P （4）由公式（4）代入数据得:h=3.5mm5.螺纹升角（5）=2、 （6）、 =cos2其中 为摩擦系数，查表 19-5 得
30、出 =0.11由公式（5） 、 （6）代入数据得=3.5、 =6.56.螺纹牙强度设计校核螺纹牙底宽度：（7）b=0.65P 螺杆的抗剪强度：（8）=1螺杆抗弯强度：（9）=312根据公式（7） （8） （9）代入数据求得：北京工业大学毕业设计(论文)12=6.19=14.3所以满足强度条件7.螺杆的稳定性在临界载荷 作用下Fmax=25000 N因为：=14（10）=14=4225033 =6190所选用材料为淬火钢，所以 ：（11）= 3401+0.00013()2124代入数据得： =195894=7.82.54满足稳定性条件8.横向振动临界转速：（12）=12.31061212 /查表
31、 19-9 得 1=1.875代入数据解得 =23180 /最大转速 ，满足实验条件.n0.8=18544 /所以经过校核可以得出，选择和设计的螺纹副满足强度要求。北京工业大学毕业设计(论文)133.3 测力系统强度校核3.3.1 弹簧参数设计及强度校核1.选择材料型号根据徐变仪的设计要求以及试验方法，选择弹簧的材料为，油淬火回火硅锰弹簧钢丝，牌号为 60Si2MnA，这种材料强度高，弹性好；易脱碳，用于较高载荷的弹簧。选择弹簧的型号为：热卷压缩弹簧RY 型(两端圈并紧并磨平 n2=2)。初步假设钢丝直径 d=12mm,根据之前设计 D 取 60，由表 21-11 查得材料切变模量，根据表 2
32、1-15 按 类负荷取许用切应力 。G=79103 =7402.选择材料直径根据式 21-4 计算钢丝直径 d 按旋绕比：（1）=6012=5查图 21-3 得曲度系数 代入式 21-4 得：1=1.32（2）d1.61其中： Fmax=6500N所以可以得出 ，d=12.18mm根据 GB/T1358 的系列值，取 ,与原假设相符合。d=12mm3.弹簧所需刚度和圈数弹簧所需刚度为：=1212（3）1=(0.10.5)21=230002=(230011500)=23000230035 =148/按式 21-6 可得弹簧圈数：（4）=483=790001248603148=6.4北京工业大学毕
33、业设计(论文)14取 圈，n=6.5取支撑圈 圈，则总圈数：2=2圈1=+2=8.54.弹簧刚度、变形量和负荷校核弹簧刚度由式 21-5 可得：（5）=483=7900012486036.5=145/基本与所需刚度 相符。=148/同样由式 21-5 可得安装变形量：（6）1=1=230004145=39.640由尺寸关系可得自由高度为：（7）0=1+1根据徐变仪设计尺寸，安装高度 1取 130则 0=130+40=1705.结构参数自由高度：0=170安装高度：1=130工作负荷下的高度：2=135=13035=95节距： （8）t01.5 =1701.5126.5 =23.380.280.
34、5螺旋角为：（9）=23.383.1460=7(59)6.弹簧的疲劳强度校核北京工业大学毕业设计(论文)15根据 ,= =6012=5由图 21-3 查得曲度系数 ,1=1.32从而由式 21-11 得：（10）=4144+0.6154 =1.34（11） =8122=81.3253.1412223004=67（12）=8121=81.3253.14122230004 =670=740故强度校核合格。7.弹簧的压缩稳定性校核此弹簧的高径比：=0=17060=2.833按一端固定，一端回转考核，b 满足 ,显然满足稳定性要求。b3.7由以上计算，得出选择的弹簧型号满足设计要求。3.3.2 支撑板
35、强度校核1.校核支撑板的弯曲强度图 3.3 支撑板受力简图如图 3.3 所示，支撑板所受均布载荷 P 的作用，板的周围受到剪切力的作用。校核横截面的切应力：=25000横截面面积为：A=(1982+4982)10=1.3921022则截面所受到的切应力为：北京工业大学毕业设计(论文)16（1）= 250001.392102=1.8支撑板受到的均布载荷的大小为：（2）=25000198=0.126106由力平衡方程可得：（3）1=2=2=12500根据以上数据画出剪力图为图 3.4 支撑板剪力图根据剪力图计算支撑板的弯矩： 1=12=1+122其中： 1=512=99计算得： 1=637.52=
36、1256.25画出弯矩图：北京工业大学毕业设计(论文)17图 3.5 支撑板弯矩图由图六可以得出，在板的中心处所受的弯矩最大，由 得，其中： = =2=1256.25=2=5（4）=312=（ 10103） 356010312 =0.47107代入数据可得： =133所以设计的支撑板的强度满足实验需要。2.校核支撑板的剪切强度支撑板因为受到力的作用发生弯曲，所以存在弯曲切应力。根据公式：（5） =32式中： =12500=560h=10mm代入数据得： =0.0033.校核弹簧端面对支撑板产生的剪切力因为在该装置中支撑板是与弹簧的端面相接触的，受到向下的压力，弹簧端面会与支撑板之间产生纯剪切力
37、，如果强度不够，支撑板可能会被弹簧产生北京工业大学毕业设计(论文)18的剪切力破坏。图 3.6 弹簧与支撑板可能产生破坏示意图支撑板受剪切应力公式为：（6）=1式中： F1=F2=250004 =6250A=7210=2.261032解得：=2.76经校核，支撑板负荷强度要求。北京工业大学毕业设计(论文)19第四章 混凝土压缩徐变仪主要零件加工工艺设计4.1 螺纹杆加工工艺设计图 4.1 螺纹杆零件图由图 4.1 可以看出螺纹杆是一根有三个部分的阶梯轴，第一部分为为80100 的圆柱，圆柱中心钻有一 30 的通孔，紧邻着第一部分为宽 10mm，直径为 30 的退刀槽，第二部分为长 140mm，
38、Tr407(GB/T 5796.3-1986)的梯形螺纹，第三部分 30195mm 的圆柱，圆柱头部为半径 R15 mm 的球形头。经分析，加工此零件需要车、钻等加工工艺，选用加工的毛坯为80400mm 的棒料。先把棒料放在车床上由端面车刀对棒料切削保证零件需要的长度，然后换外圆车刀进行阶梯轴的加工，装卡一端，对另一端进行外圆加工，掉头然后对另一端进行外圆加工，经过粗车、半精车、精车等一些列的加工得到精度比较高的螺纹杆阶梯轴；接着先对阶梯轴左端进行钻孔，把阶梯轴装卡在钻床上，对工件进行钻孔加工，经过钻孔、粗扩孔、精扩孔的一些列钻孔加工得到设计的尺寸；接着对第二部分进行螺纹切削，把工件装卡在车床
39、上，换螺纹车刀，经过螺纹车刀的车削工之后得到设计的螺纹尺寸参数。具体工艺工序见附件 2。北京工业大学毕业设计(论文)204.2 螺纹套筒加工工艺设计图 4.2 螺纹套筒零件图由图 4.2 看出螺纹套筒是一个有螺纹孔的阶梯轴，因此毛坯选用11570mm 的棒料。经分析得出加工此零件需要有车、钻等加工工艺，先用车床安装端面车刀把棒料粗加工出零件需要的长度，然后装夹外圆车刀，车处阶梯轴的直径较小的一段，然后掉头换另一头车，经过粗车、半精车、精车的一些列加工之后得出阶梯轴。然后把工件放到钻床上，对零件进行钻孔加工，经过钻孔、粗扩孔、精扩孔的加工得到精度比较高的孔， 。最后把工件装卡在车床上，换螺纹车刀
40、，对孔进行车螺纹工序的加工，得到设计要求的螺纹套筒。具体工艺工序卡片见附件 3。北京工业大学毕业设计(论文)21第五章 混凝土压缩徐变仪参数校准与实验应用5.1 测力弹簧刚度系数校准本装置中所采用的弹簧是在市场上采购的，弹簧在加工、运输、储存过程中避免不了一些外界因素对弹簧弹性系数的影响，为了提高装置的测量精度，我们在采购弹簧之后对弹簧的弹性系数进行了精确测量。实验采用材料力学实验室的 MTS858 电液伺服万能试验机进行试验，对每根弹簧进行了测量，以保证每根弹簧弹性系数的准确性，实验采用多次测量的方式，以求测量的准确性。因为试验机的装夹装置不适合装夹弹簧，所以我们专门为实验设计了试验用卡盘，
41、以方便对弹簧的装卡。图 5.1 弹簧校核实验具体的操作方法为：第一步先把卡盘装夹在实验台上，然后把弹簧安装到卡盘上，调整弹簧让弹簧的端面与卡盘的接触面充分接触；第二步用设备控制端控制下压端向下压，设定每次向下移动固定的距离，每次向下移动等数据稳定之后记录压力值，然后再向下移动固定距离等数据稳定后在此记录压力值，经过多次下压多次测定压力值，经过数据计算得到每根弹簧的平均弹性系数。下面两表格表 5.1、表 5.2 为实验记录的弹簧受力大小、变形尺寸的数据：表 5.1 第一组弹簧测量数据一号弹簧 压力/KN 形变/mm F/KN l/mm K/N/mm北京工业大学毕业设计(论文)221 0.2908
42、 0.00002 1.0126 5.0000 0.7218 5.0000 144.43 1.3756 7.5000 0.3630 2.5000 145.24 1.6650 9.5000 0.2894 2.0000 144.75 2.0994 12.500 0.4344 3.0000 144.86 平均弹性系数 k 144.8二号弹簧 压力/KN 形变/mm F/KN l/mm K/N/mm1 0.4100 0.00002 1.1000 5.0000 0.6900 5.000 138.03 1.4600 7.5000 0.3600 2.5000 144.44 1.7400 9.5000 0.28
43、00 2.0000 140.05 2.1700 12.5000 0.4300 3.0000 143.36 平均弹性系数 k 141.3三号弹簧 压力/KN 形变/mm F/KN l/mm K/N/mm1 0.1267 0.00002 0.8363 5.0000 0.7096 5.0000 141.93 1.1947 7.5000 0.3584 2.5000 143.44 1.4819 9.5000 0.2872 2.0000 143.65 1.9115 12.5000 0.4296 3.0000 143.26 平均弹性系数 k 143.0四号弹簧 压力/KN 形变/mm F/KN l/mm K
44、/N/mm1 0.3423 0.00002 1.0277 5.0000 0.6854 5.0000 0.13713 1.3754 7.5000 0.3477 2.5000 0.13914 1.6546 9.5000 0.2792 2.0000 0.13965 2.0779 12.5000 0.4233 3.0000 0.14116 平均弹性系数 k 0.1392表 5.2 第二组弹簧测量数据五号弹簧 压力/KN 形变/mm F/KN l/mm K/N/mm1 0.6662 0.00002 1.3742 5.0000 0.7080 5.0000 141.63 1.7329 7.5000 0.35
45、87 2.5000 143.54 2.0187 9.5000 0.2858 2.0000 142.95 2.4473 12.500 0.4286 3.0000 142.96 平均弹性系数 k 142.7六号弹簧 压力/KN 形变/mm F/KN l/mm K/N/mm北京工业大学毕业设计(论文)231 0.1982 0.00002 0.8680 5.0000 0.6698 5.000 134.03 1.2239 7.5000 0.3559 2.5000 142.44 1.5091 9.5000 0.2852 2.0000 142.65 1.9370 12.5000 0.4297 3.0000
46、142.66 平均弹性系数 k 140.4七号弹簧 压力/KN 形变/mm F/KN l/mm K/N/mm1 0.3747 0.00002 1.0895 5.0000 0.7148 5.0000 143.03 1.4450 7.5000 0.3555 2.5000 142.24 1.7314 9.5000 0.2864 2.0000 143.25 2.1594 12.5000 0.4280 3.0000 142.76 平均弹性系数 k 142.8八号弹簧 压力/KN 形变/mm F/KN l/mm K/N/mm1 0.8005 0.00002 1.4479 5.0000 0.6474 5.0000 0.12953 1.
