第四節(jié) 常見約束及受力圖【詳版課資】

1、1.4 工程中常見的約束及構(gòu)件的受力圖,一、約束與約束反力 二、工程中常見的約束類型 三、構(gòu)件的受力分析及受力圖 四、例 題 五、繪制受力圖注意事項(xiàng) 六、課堂練習(xí) 學(xué)習(xí)提要,1,課堂優(yōu)質(zhì),一、約束與約束反力,工業(yè)用廠房,工程實(shí)例,皮帶傳動(dòng),2,課堂優(yōu)質(zhì),1.概念： 約束：一物體的運(yùn)動(dòng)受到周圍物體的限制時(shí)，這種限制就稱為約束。 約束力：約束限制物體運(yùn)動(dòng)的力稱為約束力。,鐵 軌,柔性約束實(shí)例,3,課堂優(yōu)質(zhì),2.作用于物體上的力分為兩類： 主動(dòng)力：使物體產(chǎn)生可能運(yùn)動(dòng)的力 約束力：約束限制物體某種可能運(yùn)動(dòng)的力,4,課堂優(yōu)質(zhì),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

2、4.固定端約束,5,課堂優(yōu)質(zhì), 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(diǎn)：這種約束只能限制沿物體沿柔索伸長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)。 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(hào)FT表示。 3）實(shí)例分析,柔性約束 實(shí)例一,皮帶傳動(dòng),6,課堂優(yōu)質(zhì),(3)實(shí)例分析,7,課堂優(yōu)質(zhì), 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(diǎn)沿接觸面的公法線指向約束物體的運(yùn)動(dòng)，而不能限制物體沿接觸面切線方向的運(yùn)動(dòng)，這類約束稱為光滑面約束。 （2）約束力方向：沿接觸點(diǎn)公法線，指向被約束物。 常用符號(hào)FN表

3、示。,動(dòng)畫 光滑面約束,實(shí)例分析,8,課堂優(yōu)質(zhì),光滑面約束,9,課堂優(yōu)質(zhì),實(shí) 例 分 析,10,課堂優(yōu)質(zhì),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,11,課堂優(yōu)質(zhì),12,課堂優(yōu)質(zhì), 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(dòng)畫實(shí)例） 1）固定鉸鏈支座 概念：把圓柱銷聯(lián)接的兩個(gè)構(gòu)件中的一個(gè)固定起來(lái)，就稱為固定鉸鏈。 特點(diǎn)：只限制了構(gòu)件孔端的任意移動(dòng)，不限制構(gòu)件繞銷孔端的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。,固定鉸鏈支座動(dòng)畫,固定鉸鏈支座動(dòng)畫一,13,課堂優(yōu)質(zhì),固定鉸鏈支座符號(hào)表示方法,14,課堂

4、優(yōu)質(zhì),約束力的方向：（固定鉸鏈和中間鉸）的約束力，通常用兩個(gè)正交的分力FNX、FNY表示。,特點(diǎn)：只限制了構(gòu)件孔端的任意移動(dòng)，不限制構(gòu) 件繞銷孔端的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖示表示方法：,（中間鉸動(dòng)畫）,概念：當(dāng)圓柱銷聯(lián)接的兩個(gè)構(gòu)件不固定，通常就稱為中間鉸。,2）中間鉸,15,課堂優(yōu)質(zhì),注意： 當(dāng)固定鉸鏈或中間鉸鏈約束的是二力桿時(shí)，其約束力滿足二力平衡條件，沿兩約束力作用點(diǎn)的連線，方向是確定的。 （實(shí)例）,BC桿為二力桿,16,課堂優(yōu)質(zhì),概念：原固定鉸鏈下邊不固定，安裝上滾柱就稱為活動(dòng)鉸鏈支座。 特點(diǎn)：只限制構(gòu)件沿支承面法線方向的移動(dòng)。 約束力的方向：約束力過(guò)鉸鏈中心，垂直于支承面，指向構(gòu)件。 常用符號(hào)：

5、FN表示,（活動(dòng)鉸支座動(dòng)畫）,（活動(dòng)鉸支座實(shí)例）,固定鉸鏈支座動(dòng)畫,4）活動(dòng)鉸鏈約束,17,課堂優(yōu)質(zhì),活動(dòng)鉸鏈支座的幾種力學(xué)模型及約束力表示：,（例題）,18,課堂優(yōu)質(zhì),圖1-26 桿AB的受力圖,答案,19,課堂優(yōu)質(zhì),20,課堂優(yōu)質(zhì),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(yáng)臺(tái)、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(shí)例一）,（固定端約束實(shí)例二）,21,課堂優(yōu)質(zhì),固定端約束的力學(xué)模型及約束力表示：,特點(diǎn)：既限制了被約束構(gòu)件的任意方向的移動(dòng)，又限制了被 約束構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)。 約束力：常用兩個(gè)正交的約束分力FNAX、F

6、NAY與一個(gè)約束力 偶MA表示。,22,課堂優(yōu)質(zhì),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(duì)象）上受到哪些作用力（包括主動(dòng)力和約束力），并確定每個(gè)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(jiǎn)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(duì)象的分離體簡(jiǎn)圖； （2）在簡(jiǎn)圖上標(biāo)上已知的全部主動(dòng)力； (3)在簡(jiǎn)圖上標(biāo)上解除約束處畫上相應(yīng)的約束力。,23,課堂優(yōu)質(zhì),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,24,課堂優(yōu)質(zhì),25,課堂優(yōu)質(zhì),例1-7 圖1-31a所示為內(nèi)燃機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試畫出活塞B的受力圖,答案,26,課堂優(yōu)質(zhì),27,課堂優(yōu)質(zhì),例1-8 圖1-32a所示為凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試畫出從動(dòng)件AB的受力圖,n,n,答案,28,課堂優(yōu)質(zhì),29,課堂優(yōu)質(zhì),課 堂 練 習(xí),30,課堂優(yōu)質(zhì),如圖所示為支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試畫出桿AB與桿CD的受力圖,31,課堂優(yōu)質(zhì),繪制受力圖應(yīng)注意的事項(xiàng),1.采用鉛筆及繪圖工具繪制受力圖； 2.應(yīng)將研究對(duì)象從物系中分離出來(lái)； 3.正確標(biāo)注約束力的符號(hào)； 4.二力桿的約束力方向是可以確定