約束與約束反力講解

第一單元靜力學(xué)基礎(chǔ)知識

§1.2約束與約束反力工程力學(xué)約束與約束（反）力的概念

工程中常見的約束類型和約束力

CONTENTS

約束和約束反力一、概念

§1-2約束與約束反力位移不受限制的物體叫自由體。自由體：

§1-2約束與約束反力位移受限制的物體叫非自由體。非自由體：

§1-2約束與約束反力G約束反力：約束與非自由體接觸相互產(chǎn)生了作用力，約束作用于非自由體上的力叫約束力或稱為約束反力。約束：對非自由體的某些位移起限制作用的周圍物體稱為約束。（這里，約束是名詞，而不是動詞的約束。）FGFN1FN2約束反力特點：GGFN1FN2①大小常常是未知的；②方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；③作用點在物體與約束相接觸的那一點。

§1-2約束與約束反力作用于非自由體上的力:主動力或荷載:能主動地使物體運動或有運動趨勢的力如重力、水壓力、土壓力、風(fēng)壓力等。約束力(約束反力):約束作用于物體、限制物體運動的力

約束力主動力--被動力

約束力主動力主動力：已知力，彼此獨立約束力:大?。何粗?在靜力學(xué)中可用平衡條件由主動力求出。方向：與該約束所能夠限制的位移方向相反作用點：在約束與被約束物體的接觸點

二、工程中常見的約束類型和約束力1、柔性（索）約束2、光滑接觸面約束3、光滑圓柱鉸鏈約束4、鏈桿約束5、固定鉸支座6、活動鉸支座7、固定端約束三種支座1、柔性（索）約束

由柔軟而不計自重的繩索、膠帶、鏈條等所構(gòu)成的約束統(tǒng)稱為柔索約束

約束特點：只能限制物體沿柔索伸長方向的運動。

（只能受拉，不能受壓）

約束反力：通過接觸點沿柔索的中心線背離物體------拉力AAFT約束反力力方向與所能限制的物體運動方向相反。WFTFT'FT1FT2返回下一頁上一頁效果圖鏈條、膠帶構(gòu)成的約束切線方向F1F2AB鏈條構(gòu)成的約束2、光滑接觸面約束

約束和被約束物體相接觸，接觸處不計摩擦，具有光滑接觸面（點、線）的約束。

例如：支持物體的固定面、嚙合齒輪的齒面約束特點：限制物體沿接觸面公法線指向約束方向的位移約束力：通過接觸點沿接觸面在接觸點處的公法線，指向被約束物體，常稱為法向約束力。對被約束物體（受力物體）是壓力公切線公法線FNFFF

試畫出圖中AB桿在A、B、D處的約束力，不計接觸面的摩擦。練習(xí)題1BAＣDFGFNAFNBFNCFWABCOFNBFNAFNBFNA練習(xí)題23、光滑圓柱鉸鏈約束

兩物體分別被鉆上直徑相同的圓孔并用銷釘連接起來，不計銷釘與銷釘孔壁間的摩擦，這類約束稱為光滑圓柱形鉸鏈約束，簡稱鉸鏈或鉸約束。約束簡圖ABCABC銷釘ABC

§1-2約束與約束反力構(gòu)件1與2沒有直接作用而是通過銷釘C來聯(lián)系，現(xiàn)在將銷釘固結(jié)在其中任一個零件上，如構(gòu)件1上，則兩個構(gòu)件1和2可認為是直接作用，作用力和反作用力分別作用在1和2上。銷釘圓柱鉸鏈約束實例約束特點：限制物體沿徑向的位移，不限制其軸向移動和繞軸線的轉(zhuǎn)動。AKFCxFCyCC兩分力的指向是假定的。

由于該約束接觸點位置不能預(yù)先確定，約束力方向也不能確定，通常用兩個正交分力FCx和FCy來表示鉸鏈約束反力，兩分力的指向是假定的。約束力：在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)并通過銷釘中心，其中有作用反作用關(guān)系

一般不必分析銷釘受力，當要分析時，必須把銷釘單獨取出．4、鏈桿約束

鏈桿是兩端通過鉸鏈與物體相連而不計自重且中間不受外力作用的剛性桿件。

二力構(gòu)件

鏈桿是二力桿。

鏈桿的約束力：必沿著兩鉸鏈中心的連線，但指向不定,其指向或背離物體（拉力），或指向物體（壓力）。F2F1F2'二力構(gòu)件返回下一頁上一頁FAFBACBAB雙鉸鏈剛桿約束雙鉸鏈剛桿約束5、固定鉸支座如鉸鏈約束中一構(gòu)件作為支座被固定在地面或機架上，則稱為固定鉸鏈支座。

固定鉸支座約束簡圖構(gòu)件銷釘支座固定鉸支座：約束特點：與光滑圓柱鉸鏈相同約束力：方向垂直于銷釘軸線并通過銷釘中心，指向不定，常以兩個正交分力FAx和FAy來表示。

6、活動鉸支座

在固定鉸支座與光滑固定面之間裝有輥軸而成，亦稱輥軸支座約束。

約束特點：限制物體與支座沿垂直于支撐面方向的運動。約束力：通過銷釘中心，垂直于支撐面，指向不定(即可能是壓力或拉力）。輥軸支座約束簡圖及反力FN的實際方向也可以向下FN

§2-3約束與約束反力活動鉸交座固定鉸支座活動鉸支座7、固定端（插入端）約束

約束特點：限制了平面內(nèi)所有可能的運動（被約束構(gòu)件既不能移動和也不能轉(zhuǎn)動）。約束力：一個方向待定的力（通常也用兩個正交分力:水平約束力和豎向約束力Fx和Fy表示）和一個轉(zhuǎn)向待定的約束力偶M使構(gòu)件既不能移動也不能轉(zhuǎn)動的，完全固定的支座-----固體端支座

插入端約束典型約束小結(jié)約束類型約束及約束力約束力方位約束力指向柔性約束沿柔索背離物體（拉力）光滑接觸面約束沿公法