六、结构、作图题
１．两板搭接承受横向载荷。采用受拉螺栓联接。
试完成联接结构图。
２．采用普通受拉螺栓联接的刚性凸缘联轴器如图
所示。试指出图中的结构错误。
解：受拉螺栓联接的特点是孔的直径比螺栓杆的直
径略大。正确的结构如图所示。
解：采用普通受拉螺栓联接的刚性凸缘联轴器的结
构特点是有定位榫口，为防止过定位，榫口凸台高度应比凹坑深度略小（如下图）。
3．两板搭接承受横向载荷。采用受剪螺栓联接。试完成该联接结构图（包括剖面线）。
解：受剪螺栓联接的特点是孔的直径与螺栓杆的直径相等。正确的结构如图所示。
4．图示液压缸缸盖和缸体采用螺栓联接的两种结构。问哪一种合理？为什么？
解：图b的结构合理，因图a所示的结构缸盖拆卸很困难，图b所示的结构在缸盖上均布2～
3个起盖螺钉孔，借助起盖螺钉，则缸盖容易拆卸。
5．钢丝绳牵引的况用小车如图所示。设钢丝绳与压板间的摩擦系数为?，试导出压紧螺栓
的强度条件。
提示 根据“钢丝绳的拉力Q应等于小车的下滑分力”可求得力Q，钢丝绳上下面都受到
夹持板给予的摩擦力，螺栓预紧力乘2等于可靠性系数乘摩擦力，这样即可求得预紧力，最后将预紧力代入只受预紧力的紧螺栓联接强度计算式。 参考答案
∵ 钢丝绳的拉力Q应等于小车的下滑分力：Q＝Wsin??；?
∵ 钢绳上、下面都受到夹持板给予的摩擦力，应有：4?F’＝Kf Q ； ∴ 有：F’＝
Kf4?Wsin?，强度条件为：?c＝
4?1.3F'?dc2＝
1.3KfWsin???dc2≤[?]
6．带式制动器如图所示。已知：带与鼓轮间的摩擦系数为0.28，鼓轮直径300mm，带宽
60mm，带允许最大拉力800N，求鼓轮顺时针和逆时针转动时所需制动力F和制动力矩T。
提示 由几何条件可求得带的包角，带允许的最大拉力显然就是紧边拉力，由
于包角和紧边拉力一定，所以顺、逆时针转动时的制动力矩不变，但由 于顺、逆时针转动时的松、紧边变了，因此制动力是不等的。 参考答案
包角?＝180＋arcsin(150/280)＝212.39＝3.707 1/s，?带允许的最大拉力为800N ＝紧边拉力F1max ， 因此 F2min＝F1max/e??＝800/e0.28??????＝283.34N， 于是 Fmax＝F1max－F2min＝516.66N
正反向转动时制动力矩相同，T＝0.5DFmax＝150×516.66＝77499 Nmm 逆时针转动时，F＝150F1max/650＝184.615 N 顺时针转动时，F＝150F2min/650＝65.386 N
7．一螺栓联接受预紧力F’＝4000N后，被联接件的变形为??，而螺栓的变形为2?。问： ① 螺栓的变形正好是被联接件变形的5倍时，作用于螺栓的工作载荷等于多少？ ② 当被联接件的变形刚好为零时，作用于螺栓的总拉力等于多少？ 提示 由题目可知c2＝2c1；螺栓的变形等于总拉力除以螺栓的刚度，被联接件的变形等
于残余预紧力除以被联接件的刚度；被联接件的变形等于零意味着残余预紧力为零。 参考答案
o
o
① ∵ c2＝2c1，∴
c1c212＝，＝； c1?c23c1?c23c2c1F，F0＝F’＋F
c1?c2c1?c2∵ ?1＝F0/c1＝5?2＝5F”/c2 ，而 F”＝F’—
∴
??c1c21?1?9????＝5，整理得：F＝F’＝4500N F'?FF'?F????c1?c1?c2?c2?c1?c2?8c2F＝0 → F＝1.5F’ ＝6000N
c1?c2② 被联接件的变形刚好为零时，应有 F”＝F’—
∴ F0＝F’＋
c11F＝4000＋×6000＝6000N。 c1?c238．汽缸盖与缸体采用8个受拉螺栓联接，汽缸内径D＝160mm，工作前每个螺栓
的预紧力为F’＝5024N，当工作气压 p 加上后，结合面不得产生间隙。问：如 被联接件刚度是螺栓刚度的4倍，允许的最大工作气压p＝？
提示 螺栓的工作拉力可由缸盖的力平衡条件求出，结合面不产生间隙意味着残余
预紧力不能等于零，由题意可推得相对刚度等于0.2。 参考答案
∵ c2＝4c2， ∴
c1c2＝0.2，＝0.8。
c1?c2c1?c2c2F ≥0，可求得 F≤1.25F’＝
c1?c2结合面不产生间隙意味着 F”≥0，即 F”＝F’—6280N
由F＝
?D2p4z有 允许的最大工作气压p≤
4zF?D2＝
4?8?62801602?≈2.5 MPa。
9．已知汽缸压强p＝0.5N/mm，直径D＝1100mm，如图所示，采用普通螺栓联
接，z＝20，均匀布置在D2＝1500mm的圆周上。汽缸有密封要求，其残余预
紧力F”＝1.5F（F为螺栓承受的工作载荷），相对刚度为
c1＝0.8，螺
c1?c2栓许用应力[??]＝80N/mm。试计算所需螺栓的直径及所需预紧力的大小。 参考答案
F＝
?D2p4z0.5?11002＝＝23758.294 N，F0＝F”＋1.5F＝2.5F＝59395.736 N
4?20dc≥
4?1.3F0?[?]＝
4?1.3?59395.736＝35.06 mm
80?F’＝F0—
c1F＝40389 N，取F’＝40500 N。
c1?c2