基于VB的螺栓连接计算及选型系统设计
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摘要：本文以紧螺栓连接为例，从实际生产应用中常见的螺栓连接件选型难的问题出发，综合整理了与螺栓计算和选型相关的计算公式及常用参数，并利用VB6.0程序编写了螺栓连接的计算及选型系统。
关键词：螺栓连接 VB6.0 螺栓连接的计算 选型系统
0 引言
螺栓连接具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，但在实际应用中，由于与螺栓连接计算和选型相关的受力分析比较复杂，参数选择也很麻烦，所以在对螺栓连接进行设计时很容易因计算出现错误或参数选择不当而导致选型失效。
将螺栓连接的计算和选型过程与VB6.0程序相结合，编制螺栓连接的计算及选型系统可以解决此问题。Visual Basic（简称VB）是一种面向对象的、可视化的、基于事件驱动的、交互式的编程工具，与传统的编程方法相比，它可以提高编程效率；而且vb还具有强大的数据库管理功能，能方便的将常用的螺栓连接件的数据库进行更新，所以将VB与螺栓连接选型系统设计有效结合起来能起到良好的效果，并能避开上述选型难的问题。
1 螺栓连接的相关计算分析
本文仅以承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接为例，对螺栓连接选型的计算分析过程作简要说明。这种情况下螺栓的总拉力F2等于残余预紧力F1与工作拉力F之和，即：F2=F1+F （1）
为了保证连接的紧密性，应使F1>0。
考虑到螺栓在总拉力F2的作用下可能需要补充拧紧，故将总拉力增加30%以考虑扭转切应力的影响，于是螺栓危险截面的拉伸强度条件为：
式中：F2――工作总拉力（N）；d1――螺栓危险截面的直径（mm）；[σ]――螺栓材料的许用拉应力（Mpa）。
2 基于VB的螺栓连接的功能实现
2.1 界面设计及查找功能说明 如图1所示的界面，当单击“紧螺栓连接”时，会进入图2所示的紧螺栓连接的材料选择界面。当依次选择或输入螺栓的性能等级、被连接件的材料和厚度、相对刚度后，单击“下一步”按钮后即可进入如图3所示的界面中，这时需要选择螺栓连接方式、载荷性质，输入载荷的大小、方向及其作用点的坐标、结合面数、结合面间的摩擦系数并在选择螺栓组的分布方式（同时输入相应数值），当单击“查找”时查找结果会自动显示在如图4所示的界面中。在图2所示的界面中，当单击“清除”按钮时会将所选择或所填写的数据全部清空；单击“上一步”按钮会返回到如图1所示的界面，以便进行其它类型的螺纹连接的选型过程。在图3所示的界面中，单击“退出”按钮会退出本系统；当单击“上一步”按钮时，会返回如图2所示的界面，并将以前所有数据全部清空。在图4所示的界面中，当单击“确定”按钮时，会返回到图2所示的界面；单击“退出”按钮后会退出本系统。
图3 紧螺栓连接的结构设计与受力分析图
该选型系统在使用的过程中若遇到错误输入或遗漏输入或查找不到相应型号的螺栓时，会弹出相应的错误提示对话框，以便提高参数正确率和选型效率。
2.2 编写代码 程序的主要代码如下所示：
Private Sub Command1_Click（）
……
If Combo1.Text = 3.6 Then
sigemaS = 180
……
End If
F = F总 * Cos（a * PI / 180） / z
xuyongsigema = sigemaS / S
d1 = Sqr（Abs（4 * F / （PI * xuyongsigema）））
If d1
d = 5
……
ElseIf d1 > 51.67 Then
MsgBox （"暂时没有相适应直径的螺栓！"）
End If
L = H1 + H2 + 0.3 * d
If L
L = 10
……
ElseIf L > 500 Then
MsgBox （"暂时没有相适应直径的螺栓！"）
End If
……
End Sub
2.3 程序可靠性验证 本文以西北工业大学出版社出版的《机械设计》（第八版）P92页的例题为例，对所编写的程序的可靠性进行验证。
已知被连接件的材料分别为铸铁和钢，总载荷为4800N，其作用线与垂直线的夹角为50°，力的作用点到结合面的距离为150mm，到螺栓组中间对称面的距离为160mm，螺栓组上下两行的距离为280mm，结合面间的摩擦系数为0.16，相对刚度为0.2，安全系数为1.5，选择性能等级为4.6的4个螺栓对称布置，试确定螺栓的公称直径。例题求解结果：选用公称直径d=12mm的螺栓。
为了便于统一输入，我们不妨设连接件的结合面为XOY平面，z轴由结合面指向被连接件，坐标系的中心在螺栓组的中心，则程序中总载荷与z轴的夹角应为40°，在XOY面上的投影与x轴的夹角为0°，c1=280mm，另设r1=100mm，H1=25mm，H2=30mm，这对结果无影响。具体的选型操作过程如图1～图4所示。
3 结论
使用该选型系统，不仅可以大大降低实际生产中螺栓连接件选型过程繁杂的问题，显著提高螺栓连接的选型效率，而且对使用者的知识储备也有所降低，因此具有很强的现实意义。
参考文献：
[1]濮良贵，纪名刚主编.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
[2]丁爱萍主编.Visual Basic 程序设计（第二版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.
[3]黄珊秋主编.机械设计课程设计[M].北京：机械工业出版社，
1999.
[4]张基温，孔德瑾，孙波主编.Visual Basic程序开发例题与题解[M].北京：清华大学出版社，2005.