具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种变形分析系统100，应用于发动机气缸中，具体用于获取发动机气缸的缸体200与螺栓400轴向力的变形特性关系，然后根据两者的变形特性关系为产品设计与工艺进行准确有效的指导，进一步提升发动机的可靠性和性能指标。

请参阅图1及图2，变形分析系统100包括轴向力测量装置120和变形测量组件140，轴向力测量装置120包括轴向力施力组件121和轴向力测量组件，轴向力施力组件121用于对螺栓400的头部施加轴向作用力使螺栓400发生轴向变形，轴向力测量组件用于获取螺栓400在轴向变形过程中的实时轴向力，变形测量组件140用于同时获取缸体200的变形量参数，从而可得到螺栓400的实时轴向力与缸体200的变形量参数的特性关系。

请结合图1、图3及图4所示，发动机气缸包括缸体200、缸盖300以及螺栓400。缸体200呈中空筒状结构，具有两端开口的容纳腔210，缸体200的一端轴向上的一端开设有多个环绕容纳腔210的缸体连接孔。缸盖300层叠于缸体200的轴向的一端，缸盖300朝向缸体200的一侧表面开设有多个缸盖连接孔320，每个缸盖连接孔320与一个缸体连接孔对应连通。缸盖300远离缸体200的一侧表面开设有连通缸盖连接孔320的缸盖安装槽340，缸盖300的侧壁还开设有连通缸盖安装槽340的缸盖安装孔。如此，轴向力施力组件121安装于缸盖安装槽340内，螺栓400的一端穿过轴向力施力组件121、缸盖连接孔320伸入缸体连接孔320中。

在下列实施例中，缸体200的轴向方向为第一方向(如图1中的X方向)，缸体200的宽度方向为第二方向(如图2中的Y方向)，且第一方向和第二方向相互垂直，缸盖300沿第一方向覆盖于缸体200上。

轴向力施力组件121安装于缸盖安装槽340，轴向力施力组件121包括第一施力件1212、第二施力件1214以及驱动件1216，驱动件1216可驱动第一施力件1212和第二施力件1214对螺栓400的头部施加轴向力。

具体地，第一施力件1212呈楔形的块状结构，包括在第一方向上相对设置的第一抵持面1212a与第一配合面1212b，第一抵持面1212a垂直于第一方向，第一配合面1212b相对第二方向倾斜延伸，在图3中从左至右的方向上，第一施力件1212在第一方向上的厚度逐渐增大。第一施力件1212开设有第一安装孔1212c，第一安装孔1212c自第一抵持面1212a沿第一方向延伸至第一配合面1212b，且第一安装孔1212c在第二方向上的孔径大于螺栓400的外径。

第二施力件1214呈楔形的块状结构，第二施力件1214层叠于第一施力件1212在第一方向上的一侧，第二施力件1214包括在第一方向上相对设置的第二抵持面1214a和第二配合面1214b，第二抵持面1214a垂直于第一方向，第二配合面1214b相对第二方向倾斜延伸，在图3中从左至右的方向上，第二施力件1214在第一方向上的厚度逐渐减小。第二施力件1214开设有第二安装孔1214c，第二安装孔1214c自第二配合面1214b沿第一方向自第二配合面1214b延伸至第二抵持面1214a，且第二安装孔1214c的内径与螺栓400的外径相匹配。

当第一施力件1212和第二施力件1214收容于缸盖安装槽340内时，第一施力件1212的第一抵持面1212a抵持于缸盖安装槽340的底壁，第二施力件1214的第二配合面1214b与第一施力件1212的第一配合面1212b相互贴合，第二施力件1214的第二抵持面1214a与缸盖300远离缸体200的一侧表面齐平，第一安装孔1212c与第二安装孔1214c同轴并相互连通以形成螺栓安装孔。由于第一安装孔1212c在第二方向上的孔径大于第二安装孔1214c在第二方向上的孔径，因此第一施力件1212可相对螺栓400在第二方向上移动，进而带动第二施力件1214在第一方向上移动。

驱动件1216为驱动螺杆，驱动件1216的一端螺纹连接于缸盖安装孔，并抵持于第一施力件1212在第二方向上的一端，因此转动驱动件1216可使驱动件1216相对缸盖300沿第二方向移动，进而推动第一驱动件1216在第二方向上移动。

如此，第一施力件1212和第二施力件1214通过第一配合面1212b与第二配合面1214b斜面配合，螺栓400的主体穿过第一安装孔1212c和第二安装孔1214c，螺栓400的头部抵持于第二施力件1214远离第一施力件1212的一侧。转动驱动件1216时，第一施力件1212在驱动件1216的推动下沿第二方向的移动，进而带动第二施力件1214沿第一方向移动，从而对螺栓400的头部施加作用力以使螺栓400发生轴向形变。轴向力测量组件可测量螺栓400的轴向变形量，进而根据轴向变形量获取螺栓400的预紧力。

在一些实施例中，第一配合面1212b和第二配合面1214b相对第二方向的锐角呈20°至60°，从而保证在螺栓400释放轴向力的过程中，在非自锁的状态下保证第二施力件1214向下移动。

轴向力测量组件间隔设于轴向力施力组件121在第一方向上的一侧，轴向力测量组件用于测量螺栓400的轴向形变量并根据轴向变形量获取螺栓400的预紧力。

具体地在一些实施例中，轴向力测量组件包括控制单元及超声波发生单元123。超声波发生单元123间隔设于轴向力施力组件121在第一方向上的一侧，超声波发生单元123用于连接螺栓400以获取螺栓400的轴向变形量，控制单元与超声波发生单元123通信连接，控制单元根据轴向变形量获取螺栓400的预紧力。其中，超声波发生器可向螺栓400发射超声波，通过精确测量反射波从螺栓400的另外一端返回的时间，可计算超声波在这段时间内所走过的路径。当螺栓400在轴向上产生形变时，超声波的路径所发生的变化即为螺栓400的伸长量，进而可以通过该伸长量换算出螺栓400的变形量。

上述轴向力测量装置120及变形分析系统100，通过轴向力施力组件121的第一施力件1212与第二施力件1214的相互配合将驱动件1216沿第二方向的移动转化为第二施力件1214沿第一方向的移动，即可对螺栓400的头部施加轴向力，轴向力测量组件121则可直接测量螺栓400的轴向变形量进而获取螺栓400的轴向力，而无需在螺栓400上加装应变片或压电晶片，也无需对螺栓400的头部施加力矩与转角，在可对螺栓400的轴向力实现连续测量的同时保证了螺栓400的纹螺和刚度特性不被破坏，避免影响螺栓400的使用寿命。

本申请还提供一种利用变形分析系统100的变形分析方法，用于获取连接有螺栓400的缸体200的变形特性，变形分析方法包括以下步骤：

S110：沿螺栓400的轴向对螺栓400的头部施加作用力以使螺栓400发生轴向形变。

具体地，首先，依次将第一施力件1212、第二施力件1214安装于缸盖300的缸盖安装槽340内，第一施力件1212的第一配合面1212b与第二施力件1214的第二配合面1214a相互贴合，第一施力件1212和第二施力件1214斜面配合，将驱动件1216安装于缸盖安装孔内并使施力件处于非受力状态，螺栓400的主体穿过第二安装孔1214c伸入第一安装孔1212c中。

然后，将安装有轴向力施力组件121的缸盖300沿第一方向层叠于缸体200上，缸盖连接孔320与缸体连接孔对齐连通，对螺栓400施加一定的预紧力(例如30N.M)以将缸盖300与缸体200相互固接，将轴向力测量组件的超声波发生单元123安装于螺栓400的头部。

最后，顺时针旋合驱动件1216，随着驱动件1216沿第二方向不断移动，推动第一施力件1212沿第二方向移动，进而带动第一施力件1212沿第一方向朝远离缸体200的方向移动以对螺栓400的头部施加轴向预紧力。

S120：获取螺栓400在发生形变过程中的实时轴向力与缸体200的变形量参数。

在螺栓400被施加轴向预紧力的过程中，轴向力测量组件的超声波发生单元123发送超声波以获得螺栓的实时轴向力，变形测量组件140伸入缸体200的容纳腔210内测量获得缸体200的变形量参数。其中，变形量参数包括缸体200的圆度、圆柱度、直线度及平行度中的一种或多种。

S130：根据实时轴向力和变形量参数，获取缸体200的变形特性。

根据实时轴向力和变形量参数的对应关系，获得缸体200的变形特性，进而可根据缸体200的变形特性为产品设计与工艺进行准确有效的指导，进一步提升发动机的可靠性和性能指标。

上述变形分析系统100及变形分析方法，无需在螺栓400上贴合应变片和压电镜片，也无需对螺栓400头部施加转角和扭矩，而是通过轴向力施力组件121直接给螺栓400施加轴向力后，通过轴向力测量装置120测量出螺栓400的轴向力，测量方式更加高效准确，同时保证了螺栓400螺纹和刚度特性不被特坏，因此不会影响螺栓400的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。