(44)--约束工程力学工程力学.ppt

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1、绪论绪论 本章重点、难点本章重点、难点重点重点 力、刚体、平衡和约束等概念。力、刚体、平衡和约束等概念。静力学公理静力学公理。柔性体约束、光滑接触面约束、光滑铰链约柔性体约束、光滑接触面约束、光滑铰链约 束的特征及约束反力的画法。束的特征及约束反力的画法。单个物体及物体系的受力分析。单个物体及物体系的受力分析。难点难点 约束的概念，光滑铰链约束的特征。约束的概念，光滑铰链约束的特征。体系的受力分析。体系的受力分析。第二节第二节 约束和约束反力约束和约束反力自由体自由体 可以任意运动（获得任意位移）的物体可以任意运动（获得任意位移）的物体。非自由体非自由体 运动运动(位移位移)受到某些限制的物体

2、。受到某些限制的物体。约束反力约束反力 约束对被约束体的作用力。也是被动力约束对被约束体的作用力。也是被动力约束约束 由周围物体所构成的、限制非自由体位移的条件。由周围物体所构成的、限制非自由体位移的条件。主动力主动力 约束力以外的力，一般为已知力，有时称为约束力以外的力，一般为已知力，有时称为荷载荷载。1.基本概念基本概念在空中飞行的炮弹、飞机等为自由体，理论上可达到空间任意位置；而火车、汽车、建筑物等为非自由体，它们的位置受到周围物体预先给定的限制。约束的作用是对与之连接物体的运动施加一定的限制条件。地面限制车辆在地面上运动；桥墩限制桥梁的运动，使之保持固定的位置；轴承限制轴只能在轴承中转

3、动等等。2.常见的几种类型的约束常见的几种类型的约束柔索约束柔索约束柔绳、链条、胶带构成的约束柔绳、链条、胶带构成的约束缆索、工业带、链条等统称为柔索（cable）。这种约束的特点是其所产生的约束力只能沿柔索方向的单侧约束力，并且只能是拉力，不能是压力。一般用FT 表示。FT1FT22.常见的几种类型的约束常见的几种类型的约束柔体约束工程实例柔体约束工程实例C光滑接触面约束光滑接触面约束光滑接触面约束的反力通过接触点，方向沿接触面的公共法线并指向被约束的物体（即为压力压力），通常用FN表示。FNFNFNCFGAB杆AB重FG，放在半圆槽C上，如图所示。试绘出AB点的受力。FNAFNB注意：FA

4、垂直于接触点处的公共切线，并过圆心C点。FB垂直于AB杆（也是与接触点的公共切线垂直）。三个力FA、FB、FG应交于一点。F FF F光滑接触面约束实例光滑接触面约束实例光滑接触面约束实例光滑接触面约束实例F FRRF FRR压力角压力角：啮合力与切线的夹角20o。齿轮啮合力齿轮啮合力齿轮啮合力齿轮啮合力光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束AB两物体分别被钻上直径相同的圆孔并用销钉连接，不计销钉与销钉孔壁之间的摩擦，这类约束称为光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链，简称铰链铰链或铰铰铰链的约束反力作用在与销钉轴线垂直的平面内，并通过销钉中心，而方向待定，通常有两种画法。力的箭头方向任意。ABFA一力FA，一个

5、夹角a。一般力的方向a已知时FAxFAy两个力Fax，FAy。力的方向a未知时一般这样固定铰链支座固定铰链支座 简称铰支座简称铰支座F Fy yF Fx xF F常见画法有常见画法有常见画法有常见画法有：铰支座反力画法有：铰支座反力画法有：铰支座反力画法有：铰支座反力画法有：将结构物或构件连接在墙、柱、机器的机身等支承物上的装置称为支座。用光滑圆柱铰把结构物或构件与支承底板连接，并将底板固定在支承物上而构成的支座，称为固定铰支座。固定铰支座作用于被约束物体上的约束反力也应通过圆孔中心而方向不定。可动铰链支座可动铰链支座在固定铰支座的底座与固定物体之间安装几个辊轴，就构成可动铰支座，又称辊轴支座

6、。F FF F常见画法有：常见画法有：常见画法有：常见画法有：铰支座反力画法有：铰支座反力画法有：铰支座反力画法有：铰支座反力画法有：可动铰支座的约束反力垂直于支承面，且过铰链中心。光滑圆柱铰链约束实例一光滑圆柱铰链约束实例一活动铰链支座固定铰链支座和活动铰链支座固定铰链支座和活动铰链支座光滑圆柱铰链约束实例二光滑圆柱铰链约束实例二铰铰固定铰链支座和活动铰链支座固定铰链支座和活动铰链支座 链杆约束链杆约束链杆约束链杆约束 又称又称又称又称连杆连杆连杆连杆约束约束约束约束两端各以铰链与不同的物体连接且中间不再受力（包括自重忽略不计）的直杆称为链杆，也称连杆，这种约束只能限制物体上的铰结点沿连杆轴

7、线方向的运动，而其它方向的运动不能限制。F FR RACBABNANB二力杆二力杆CABABFAFBABF FA AF FB B二力构件二力构件 轴承轴承向心轴承向心轴承：机器中常见各类轴承，如向心轴承或径向轴承等。这些轴承允许轴承转动，但限制与轴线垂直方向的运动和位移。轴承约束力的特点与光滑圆柱铰链相同。F FRRy yF FRRx x止推轴承止推轴承：可视为由一光滑面将向心轴承圆孔的一端封闭而成。这种约束的特点是能同时限制转动和轴向（止推方向）的移动。轴承轴承 球铰链球铰链 简称球铰简称球铰将固结于物体一端的球体置于球窝形支座内，就形成了球铰支座，简称球铰。这种约束的特点是限制构件的球心不能有任何移动，但构件可绕球心任意转动。若忽略摩擦，球铰的约束反力必通过球心，但方向待定。ABF F光滑球铰链约束实例光滑球铰链约束实例球股骨盆骨球窝盆骨盆骨盆骨盆骨与股与股与股与股骨之骨之骨之骨之间的间的间的间的球铰球铰球铰球铰连接连接连接连接