約束和約束反力

關(guān)于約束和約束反力課件1.靜力學基本概念2.約束力與反約束力3.物體的受力分析和受力圖4.結(jié)論與討論第2頁,共47頁，2024年2月25日，星期天剛體的概念力的概念靜力學基本公理二力平衡公理加減平衡力公理（力的可傳性原理）二力合成公理（平行四邊形法則，力的三角形法則）三力平衡匯交定理作用力和反作用力公理1.靜力學基本概念第3頁,共47頁，2024年2月25日，星期天靜力學基本公理二力平衡公理:F1=－F2

作用有二力的剛體又稱為二力構(gòu)件(memberssubjectedtotheactionoftwoforces)或二力桿。1.靜力學基本概念第4頁,共47頁，2024年2月25日，星期天加減平衡力公理（力的可傳性原理）

推論Ⅰ：力的可傳性原理

(principleoftransmissibilityofaforce)作用于剛體上的力可沿其作用線滑移至剛體內(nèi)任意點而不改變力對剛體的作用效應(yīng)。F=－F'FFFF'F1.靜力學基本概念第5頁,共47頁，2024年2月25日，星期天F2F1OCF3BF2F1ABF2F1A

推論Ⅱ：三力平衡匯交定理作用于剛體上的三個力，若構(gòu)成平衡力系，且其中兩個力的作用線匯交于一點，則三個力必在同一平面內(nèi)，而且第三個力的作用線一定通過匯交點。BF2CF3F1AF12二力合成公理（平行四邊形法則，力的三角形法則）三力平衡匯交定理1.靜力學基本概念第6頁,共47頁，2024年2月25日，星期天自由體——在空間自由運動的物體非自由體——約束和約束力約束力與物體的運動趨勢反向（未知，由平衡條件和變形條件等確定）約束類型柔性約束繩索、鏈條、膠帶等柔索，約束力：拉力，方向：背離物體2.約束力與反約束力第7頁,共47頁，2024年2月25日，星期天鏈條約束與約束力1柔性約束2.約束力與反約束力第8頁,共47頁，2024年2月25日，星期天2.約束力與反約束力皮帶約束與約束力1柔性約束第9頁,共47頁，2024年2月25日，星期天2.約束力與反約束力光滑面約束接觸點公法線，指向被約束物體

第10頁,共47頁，2024年2月25日，星期天FR′FR

光滑面約束的約束力是通過接觸點、沿該點公法線并指向被物體。齒輪嚙合力2.約束力與反約束力光滑面約束第11頁,共47頁，2024年2月25日，星期天FR滑槽與銷釘

光滑面約束的約束力是通過接觸點、沿該點公法線并指向被物體。2.約束力與反約束力第12頁,共47頁，2024年2月25日，星期天固定鉸鏈約束（中間鉸軸承約束）2.約束力與反約束力第13頁,共47頁，2024年2月25日，星期天固定鉸支座

構(gòu)件的端部與支座有相同直徑的圓孔，用一圓柱形銷釘連接起來，支座固定在地基或者其他結(jié)構(gòu)上。這種連接方式稱為固定鉸鏈支座，簡稱為固定鉸支(smoothcylindricalpinsupport)。橋梁上的固定支座就是固定鉸鏈支座。固定鉸鏈約束（中間鉸軸承約束）2.約束力與反約束力第14頁,共47頁，2024年2月25日，星期天播放第15頁,共47頁，2024年2月25日，星期天播放第16頁,共47頁，2024年2月25日，星期天AFAyFAx2.約束力與反約束力固定鉸支座固定鉸鏈約束（中間鉸軸承約束）第17頁,共47頁，2024年2月25日，星期天銷釘銷釘(固定鉸鏈)FRyFRx鉸2.約束力與反約束力固定鉸鏈約束（中間鉸軸承約束）第18頁,共47頁，2024年2月25日，星期天4活動鉸鏈約束（輥軸）2.約束力與反約束力第19頁,共47頁，2024年2月25日，星期天播放第20頁,共47頁，2024年2月25日，星期天輥軸在固定鉸鏈支座的底部安裝一排輥輪或輥軸，可使支座沿固定支承面自由滾動，這種約束稱為滾動鉸鏈支座，又稱輥軸支座(rollersupport)。當構(gòu)件的長度由于溫度變化而改變時，這種支座允許構(gòu)件的一端沿支承面自由移動。(實際約束中FR方向也可以向下)FRFRFR2.約束力與反約束力4活動鉸鏈約束（輥軸）第21頁,共47頁，2024年2月25日，星期天FRFR2.約束力與反約束力輥軸4活動鉸鏈約束（輥軸）第22頁,共47頁，2024年2月25日，星期天5光滑球鉸鏈球鉸FRyFRxFRz2.約束力與反約束力第23頁,共47頁，2024年2月25日，星期天6滾珠(柱)軸承

機器中常見各類軸承，如滑動軸承或徑向軸承等。這些軸承允許軸承轉(zhuǎn)動，但限制與軸線垂直方向的運動和位移。軸承約束力的特點與光滑圓柱鉸鏈相同，因此，這類約束可歸入固定鉸支座。2.約束力與反約束力第24頁,共47頁，2024年2月25日，星期天FRyFRx2.約束力與反約束力6滾珠(柱)軸承

第25頁,共47頁，2024年2月25日，星期天7止推軸承機器中常見的軸承約束除了各類滑動軸承或徑向軸承，還有限制滑動的軸承約束，為止推軸承，這種軸承約束除了限制與軸線垂直方向的運動和位移，還限制沿軸線方向運動。2.約束力與反約束力第26頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

二力構(gòu)件物體在兩個力作用下平衡的必要充分條件是此二力等值、反向、共線。2.約束力與反約束力第27頁,共47頁，2024年2月25日，星期天選定研究對象，畫出分離體圖；在分離體圖上畫出主動力在約束處，根據(jù)約束性質(zhì)，畫出約束反力。例

3.物體的受力分析和受力圖第28頁,共47頁，2024年2月25日，星期天例題13.物體的受力分析和受力圖第29頁,共47頁，2024年2月25日，星期天FRAFRBABW畫受力圖3.物體的受力分析和受力圖例題1第30頁,共47頁，2024年2月25日，星期天確定A、B二處的約束力F2F1F3AB例題23.物體的受力分析和受力圖第31頁,共47頁，2024年2月25日，星期天BF2F1F3AFAyFAxFRB畫受力圖3.物體的受力分析和受力圖例題2第32頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

重力為FP

的AB桿放置在剛性槽內(nèi)。所有接觸處均為光滑接觸。試畫出AB桿的受力圖。

由各光滑面接觸處約束力沿其公法線方向畫出三處的約束力；例題33.物體的受力分析和受力圖第33頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

圖示結(jié)構(gòu)中各桿重力均不計，所有接觸處均為光滑接觸。

試畫出:AO、AB和CD構(gòu)件的受力圖。例題43.物體的受力分析和受力圖第34頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

解：1.整體受力：

O、B二處為固定鉸鏈約束，可以畫出其約束力；

D處作用有主動力F。3.物體的受力分析和受力圖例題4第35頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

解：2.AO桿受力：

O處受力與整體受力圖一致；C、A兩處為中間活動鉸鏈，約束力可以分解為兩個分力。3.物體的受力分析和受力圖例題4第36頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

解：3.CD桿受力：

C處受力與AO在C處的受力，互為作用力和反作用力；CD上所帶銷釘E處受到AB桿中斜槽光滑面約束力力FR；D處作用有主動力F。3.物體的受力分析和受力圖例題4第37頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

解：4.AB桿受力：A處受力與與AO在A處的受力互為作用力和反作用力；E處受力與CD在E處的受力互為作用力和反作用力；3.物體的受力分析和受力圖例題4第38頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

圖示結(jié)構(gòu)中各桿重力均不計，所有接觸處均為光滑接觸。

試畫出:各構(gòu)件的受力圖。例題53.物體的受力分析和受力圖第39頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

解：1.整體受力：

A處為固定鉸鏈，約束力方向未知，可用兩個分力FAx，F(xiàn)Ay表示；

K處為輥軸支承，只有鉛垂方向約束力FK；

H處為柔索，約束力FT(拉力)。D、C、I、B

處未解除約束，約束力無需畫出。3.物體的受力分析和受力圖例題5第40頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

解：2.CID桿受力：

CB為二力桿，所以C處FCB方向沿CB；I處為中間活動鉸鏈，故I處約束力可用兩個分力FIx，F(xiàn)Iy表示；D處中間活動鉸鏈處的約束力也可用兩個分力FDx，F(xiàn)Dy表示。3.物體的受力分析和受力圖例題5第41頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

解：3.CB桿受力：

CB桿為二力桿，其C端約束力與CD桿C端的約束力互為作用與反作用力。3.物體的受力分析和受力圖例題5第42頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

解：4.AB桿受力：I處的約束力與CD桿上I處的約束力互為作用力和反作用力；B處的約束力與CB桿上B處的約束力互為作用力和反作用力。3.物體的受力分析和受力圖例題5第43頁,共47頁，2024年2月25日，星期天力—物體間的相互作用；力是矢量。對一般物體而言，力是定位矢量；對剛體而言，力是滑移矢量。

剛體—受力不變形的物體。

約束力—約束對被約束物體的作用力。

平衡—物體相對慣性系靜止或作勻速直線平移。4.結(jié)論與討論第44頁,共47頁，2024年2月25日，星期天最重要的方法受力分析方法，其要領(lǐng)是選擇合適的研究對象，正確分析約束和約束力，畫出受力圖。受力分析過程中要區(qū)分內(nèi)力和外力，正確應(yīng)用作用與反作用定律。平衡概念由若干物體所組成的系統(tǒng)，如果整體是平衡的，則組成