第四節(jié)-常見約束與受力圖

一、約束與約束反力

工業(yè)用廠房工程實例皮帶傳動第一頁，共32頁。1.概念：

約束：一物體的運動受到周圍物體的限制時，這種限制就稱為約束。

約束力：約束限制物體運動的力稱為約束力。

鐵軌柔性約束實例第二頁，共32頁。

2.作用于物體上的力分為兩類：

主動力：使物體產(chǎn)生可能運動的力

約束力：約束限制物體某種可能運動的力約束力方向——總是與該約束所能限制的運動或運動趨勢方向相反作用點——接觸處第三頁，共32頁。二、工程中常見的約束類型

1.柔性約束2.光滑面約束3.光滑圓柱鉸鏈約束4.固定端約束第四頁，共32頁。

1.柔性約束

1）概念：由繩索、膠帶、鏈條等所組成的約束為柔性約束。

特點：這種約束只能限制沿物體沿柔索伸長方向的運動。

即：只能承受拉力，不能承受壓力。2）約束力方向：沿柔體的中線，背離被約束物體。常用符號FT表示。3）實例分析

柔性約束實例一皮帶傳動第五頁，共32頁。(3)實例分析第六頁，共32頁。

2.光滑面約束

（1）概念：當(dāng)兩物體直接接觸，并可忽略接觸處的摩擦?xí)r，約束只能限制物體在接觸點沿接觸面的公法線指向約束物體的運動，而不能限制物體沿接觸面切線方向的運動，這類約束稱為光滑面約束。

（2）約束力方向：沿接觸點公法線，指向被約束物。常用符號FN表示。

動畫光滑面約束實例分析第七頁，共32頁。光滑面約束第八頁，共32頁。實例分析GABCOOABG第九頁，共32頁。課堂練習(xí)圖1-29a所示重G的球體A，用繩子BC系在墻壁上，畫出球體A的受力圖。答案第十頁，共32頁。第十一頁，共32頁。

3.光滑圓柱鉸鏈約束

概念：兩構(gòu)件采用圓柱銷所形成的聯(lián)接，并忽略接觸處的摩擦，這類約束就稱為光滑圓柱鉸鏈約束。（動畫實例）

1）固定鉸鏈支座

概念：把圓柱銷聯(lián)接的兩個構(gòu)件中的一個固定起來，就稱為固定鉸鏈。特點：只限制了構(gòu)件孔端的任意移動，不限制構(gòu)件繞銷孔端的相對轉(zhuǎn)動。固定鉸鏈支座動畫固定鉸鏈支座動畫一第十二頁，共32頁。固定鉸鏈支座符號表示方法第十三頁，共32頁。約束力的方向：（固定鉸鏈和中間鉸）的約束力，通常用兩個正交的分力FNX、FNY表示。特點：只限制了構(gòu)件孔端的任意移動，不限制構(gòu)件繞銷孔端的相對轉(zhuǎn)動。圖示表示方法：（中間鉸動畫）概念：當(dāng)圓柱銷聯(lián)接的兩個構(gòu)件不固定，通常就稱為中間鉸。FNXFNY2）中間鉸第十四頁，共32頁。注意：

當(dāng)固定鉸鏈或中間鉸鏈約束的是二力桿時，其約束力滿足二力平衡條件，沿兩約束力作用點的連線，方向是確定的。（實例）BC桿為二力桿第十五頁，共32頁。

概念：原固定鉸鏈下邊不固定，安裝上滾柱就稱為活動鉸鏈支座。

特點：只限制構(gòu)件沿支承面法線方向的移動。

約束力的方向：約束力過鉸鏈中心，垂直于支承面，指向構(gòu)件。常用符號：FN表示（活動鉸支座動畫）（活動鉸支座實例）固定鉸鏈支座動畫4）活動鉸鏈約束第十六頁，共32頁?；顒鱼q鏈支座的幾種力學(xué)模型及約束力表示：（例題）第十七頁，共32頁。圖1-26桿AB的受力圖答案第十八頁，共32頁。第十九頁，共32頁。4）固定端約束概念：工程中有一種常見的基本約束，如建筑物上的陽臺、插入墻壁的電風(fēng)扇托架、鏜刀的刀桿和固定在刀架上的車刀等，這些約均稱為固定端約束。（固定端約束實例一）（固定端約束實例二）第二十頁，共32頁。固定端約束的力學(xué)模型及約束力表示：

特點：既限制了被約束構(gòu)件的任意方向的移動，又限制了被約束構(gòu)件的轉(zhuǎn)動。

約束力：常用兩個正交的約束分力FNAX、FNAY與一個約束力偶MA表示。第二十一頁，共32頁。三、構(gòu)件的受力分析及受力圖1.構(gòu)件的受力分析

在靜力學(xué)中，受力分析是：分析所要研究的構(gòu)件（研究對象）上受到哪些作用力（包括主動力和約束力），并確定每個力的作用位置和方向。2.構(gòu)件的受力圖

1)概念:表示構(gòu)件受力情況的簡明圖形稱為受力圖。

2）畫受力圖的一般步驟為：

（1）畫出研究對象的分離體簡圖；（2）在簡圖上標(biāo)上已知的全部主動力；(3)在簡圖上標(biāo)上解除約束處畫上相應(yīng)的約束力。

第二十二頁，共32頁。例4-1

圖1-30a所示的三鉸拱橋，由左、右兩半拱橋鉸接而成，畫左半拱橋AB的受力圖答案第二十三頁，共32頁。第二十四頁，共32頁。例1-7

圖1-31a所示為內(nèi)燃機主運動機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖，試畫出活塞B的受力圖答案第二十五頁，共32頁。第二十六頁，共32頁。例1-8

圖1-32a所示為凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖，試畫出從動件AB的受力圖nn答案第二十七頁，共32頁。第二十八頁，共32頁。課堂練習(xí)第二十九頁，共32頁。如圖所示為支架結(jié)構(gòu)簡圖，試畫出桿AB與桿CD的受力圖第三十頁，共32頁。繪制受力圖應(yīng)注意的事項1.采用鉛筆及繪圖工具繪制受力圖；2.應(yīng)將研究對象從物系中分離出來；3.正確標(biāo)注約束力的符號；4.二