(2.7.1)--约束与约束反力.pdf

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1、第一章 工程力学 ENGINEERING MECHANICS 第一章 约束与约束反力 约束与约束反力 一、基本概念 自由体：能在空间作任意位移的物体.约束与约束反力 一、基本概念 自由体：能在空间作任意位移的物体.非自由体：位移受到某些限制的物体.约束与约束反力 一、基本概念 约束：阻碍非自由体的运动限制条件.约束反力：约束对非自由体的作用力.自由体：能在空间作任意位移的物体.非自由体：位移受到某些限制的物体.约束力 大小待定 方向与该约束所能阻碍的运动方向相反 作用点接触处(a)(b)力的分类：主动力与约束反力.约束与约束反力 二、工程常见约束 柔性体约束 由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约

2、束.柔索只能受拉力，又称张力.用 表示 FT柔索对物体的约束力，作用点在接触点，方向沿着柔索中心线 背向被约束物体.约束与约束反力 二、工程常见约束 柔性体约束 由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束.胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力.约束与约束反力 光滑面约束 具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）光滑支承：其对非自由体的约束力，作用点在接触处，方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力，用 表示 FN(a)(b)约束与约束反力 光滑面约束 工程实例：凸轮面对顶杆的约束 约束与约束反力 光滑面约束 工程实例：啮合齿轮的齿面约束 约束与约束反力 固定铰链约束 底座 构件

3、 销钉 约束与约束反力 固定铰链约束 底座 构件 销钉 约束与约束反力 固定铰链约束 约束力：当不计摩擦时，轴与孔为光滑接触约束 法向约束力 可用二个通过铰链中心的正交分力 表示.FFxy,(a)(b)(d)(c)(e)(f)约束力F作用在接触处（K点），沿径向指向轴心 当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力F的大小与方向均有改变.约束与约束反力(a)(b)(c)两个构件用圆柱形销钉连接，称为中间铰.中间铰对构件的约束与固定铰链相同.中间铰 约束与约束反力 两个构件用圆柱形销钉连接，称为中间铰.中间铰对构件的约束与固定铰链相同.中间铰 FCyFCxC FCyFCxC 实例：剪刀 约束与约束反力

4、 辊轴约束 将构件的铰链支座用几个辊轴支承在光滑平面上，称为辊轴支座（活动铰链支座或可动铰链支座）.约束与约束反力 辊轴约束 将构件的铰链支座用几个辊轴支承在光滑平面上，称为辊轴支座（活动铰链支座或可动铰链支座）.约束特点：限制物体在与支座接触处向着或背离支撑面的运动.约束力：通过销钉中心，方向垂直与辊轴支撑面，它的指向待定.(a)(b)(c)约束与约束反力 球形铰链 FyFzFxFR约束与约束反力 轴承约束 轴承分为：滑动轴承和滚动轴承.（1）滑动轴承：轴 轴套 约束与约束反力 轴承约束 轴承分为：滑动轴承和滚动轴承.（1）滑动轴承：轴 轴在轴套内可以转动，沿轴线可以滑动；滑动轴承不能限制轴

5、沿轴线方向的运动；约束反力的方向在垂直于轴线的径向平面内，方向不确定，与接触点有关.约束与约束反力 轴承约束 轴承分为：滑动轴承和滚动轴承.（1）滑动轴承：约束特点：轴在轴套孔内，轴为非自由体、轴套孔为约束.约束反力：垂直于轴线的径向平面内的用两个正交分力表示.(a)(b)(c)约束与约束反力 轴承约束（2）滚动轴承：向心推力轴承和向心轴承.约束与约束反力 轴承约束（2）滚动轴承：向心推力轴承和向心轴承.约束与约束反力 轴承约束（2）滚动轴承：向心推力轴承和向心轴承.FyFzFyFzFyFzFyFzFxFx向心轴承：与滑动轴承一样,约束力通常用两个正交分量Fy、Fz表示.向心推力轴承：约束力用

6、三个正交分量Fx、Fy、Fz表示.约束与约束反力 固定端约束（也叫插入端约束）(a)工件与卡盘(b)风力发电结构的支撑柱(c)电线杆深埋土壤 约束与约束反力 工程中的固定端约束（插入端约束）(a)卡盘(b)工件 o 约束与约束反力 工程中的固定端约束（插入端约束）(a)卡盘(b)工件 o 约束与约束反力(a)卡盘(b)工件 FAmA 工程中的固定端约束（插入端约束）约束与约束反力(a)卡盘(b)工件 FAmA 工程中的固定端约束（插入端约束）约束与约束反力 FAzMAMAxMAyMAz(a)空间(b)平面 FAmA 工程中的固定端约束（插入端约束）约束与约束反力 工程中的常见约束（3）自由体与非自由体（1）约束与约束反力（2）小 结 柔性体约束、光滑面约束、铰链约束、轴承约束，固定端约束等.约束力 大小待定 方向与该约束所能阻碍的运动方向相反 作用点接触处