約束和約束力

關(guān)于約束和約束力第1頁，共30頁，編輯于2022年，星期二工程中常見的約束1、具有光滑接觸面（線、點(diǎn)）的約束（光滑接觸約束）第2頁，共30頁，編輯于2022年，星期二光滑接觸面約束第3頁，共30頁，編輯于2022年，星期二

光滑支承接觸對(duì)非自由體的約束力，作用在接觸處；方向沿接

觸處的公法線并指向受力物體，故稱為法向約束力，用FN表示．第4頁，共30頁，編輯于2022年，星期二2、由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束柔索只能受拉力，又稱張力.用FT表示．第5頁，共30頁，編輯于2022年，星期二柔索對(duì)物體的約束力沿著柔索背向被約束物體．膠帶對(duì)輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力．第6頁，共30頁，編輯于2022年，星期二3 、光滑鉸鏈約束（徑向軸承、圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座等）（1）徑向軸承（向心軸承）約束特點(diǎn)：軸在軸承孔內(nèi)，軸為非自由體、軸承孔為約束．約束束力作力力：當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，軸用在接觸處，沿徑向指與孔在接觸處為光滑接觸約束——法向約束力．約向軸心．第7頁，共30頁，編輯于2022年，星期二當(dāng)外界載荷不同時(shí)，接觸點(diǎn)會(huì)變，則約束力的大小與方向均有改變．可用二個(gè)通過軸心的正交分力Fx,Fy表示．第8頁，共30頁，編輯于2022年，星期二（2）光滑圓柱鉸鏈約束特點(diǎn)：由兩個(gè)各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀．第9頁，共30頁，編輯于2022年，星期二光滑圓柱鉸鏈約束第10頁，共30頁，編輯于2022年，星期二約束力：Fcx

光滑圓柱鉸鏈：亦為孔與軸的配合問題，與軸承一樣，可用兩個(gè)正交分力表示．其中有作用反作用關(guān)系=-Fcx,Fcy=-Fcy

一般不必分析銷釘受力，當(dāng)要分析時(shí)，必須把銷釘單獨(dú)取出．第11頁，共30頁，編輯于2022年，星期二（3）固定鉸鏈支座約束特點(diǎn)：由上面構(gòu)件1或2之一與地面或機(jī)架固定而成．約束力：與圓柱鉸鏈相同以上三種約束（徑向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合問題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈．第12頁，共30頁，編輯于2022年，星期二4、其它類型約束（1）滾動(dòng)支座約束特點(diǎn)：在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成．約束力：構(gòu)件受到垂直于光滑面的約束力．第13頁，共30頁，編輯于2022年，星期二(2)球鉸鏈約束特點(diǎn)：通過球與球殼將構(gòu)件連接，構(gòu)件可以繞球心任意轉(zhuǎn)動(dòng)，但構(gòu)件與球心不能有任何移動(dòng).約束力：當(dāng)忽略摩擦?xí)r，球與球座亦是光滑約束問題．約束力通過接觸點(diǎn),并指向球心,是一個(gè)不能預(yù)先確定的空間力.可用三個(gè)正交分力表示．第14頁，共30頁，編輯于2022年，星期二（3）止推軸承約束特點(diǎn)：止推軸承比徑向軸承多一個(gè)軸向的位移限制．約束力：比徑向軸承多一個(gè)軸向的約束力，亦有三個(gè)正交分力第15頁，共30頁，編輯于2022年，星期二第16頁，共30頁，編輯于2022年，星期二總結(jié)光滑面約束——法向約束力FN柔索約束——張力FT光滑鉸鏈——

FAy

FAx滾動(dòng)支座——FN⊥光滑面球鉸鏈——空間三正交分力止推軸承——空間三正交分力第17頁，共30頁，編輯于2022年，星期二物體的受力分析和受力圖受力分析：確定物體受到幾個(gè)力作用，每個(gè)力的作用位置和作用方向，這個(gè)分析過程稱為物體的受力分析。受力圖：表示物體受力的簡明圖形。在受力圖上應(yīng)畫出所有力，主動(dòng)力和約束力（被動(dòng)力）已知力 未知力畫受力圖步驟：1、取所要研究物體為研究對(duì)象（分離體），畫出其簡圖2、畫出所有主動(dòng)力3、按約束性質(zhì)畫出所有約束（被動(dòng)）力例1碾子重為P，拉力為F

，A

、B

處光滑接觸，畫出碾子的受力圖．解：畫出簡圖 畫出主動(dòng)力 畫出約束力第18頁，共30頁，編輯于2022年，星期二例

2屋架受均布風(fēng)力q（N/m），屋架重為P，畫出屋架的受力圖．解：取屋架畫出簡圖畫出主動(dòng)力畫出約束力第19頁，共30頁，編輯于2022年，星期二例

3水平均質(zhì)梁AB重為p

，電動(dòng)機(jī)重為p

，不計(jì)桿CD

的自重，畫出桿CD

和梁AB的受力圖。解：取桿CD，其為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖(b)第20頁，共30頁，編輯于2022年，星期二例

3取梁AB，其受力圖如圖(c)CD桿的受力圖能否畫為圖（d）所示？若這樣畫，梁AB的受力圖又如何改動(dòng)?第21頁，共30頁，編輯于2022年，星期二例4不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩擦，畫出左、右拱AB,CB的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖．解：右拱

CB為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（b）所示第22頁，共30頁，編輯于2022年，星期二例

4取左拱AC,其受力圖如圖（c）所示系統(tǒng)整體受力圖如圖（d）所示第23頁，共30頁，編輯于2022年，星期二例4考慮到左拱AC

三個(gè)力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出左拱AC

的受力圖，如

圖（e）所示此時(shí)整體受力圖如圖（f）所示第24頁，共30頁，編輯于2022年，星期二例4討論：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各受力圖？如圖（g）（h）（i）第25頁，共30頁，編輯于2022年，星期二例5不計(jì)自重的梯子放在光滑水平地面上，畫出梯子、梯子左右兩部分與整個(gè)系統(tǒng)受力圖．解：繩子受力圖如圖（b）所示第26頁，共30頁，編輯于2022年，星期二例

5梯子左邊部分受力圖如圖（c）所示梯子右邊部分受力圖如圖（d）所示第27頁，共30頁，編輯于2022年，星期二例5整體受力圖如圖（e）所示提問：左右兩部分梯子在A處，繩子對(duì)左右兩部分梯