1约束与约束反力wy

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1、主讲：吴莹教授办公室：东校区中1楼2109E-mail:wying36@mail.xjtu.edu.cn理论力学西安交通大学航天航空学院国家力学实验教学中心2——约束与约束反力自由体：在空间中可作任意位移的物体称为自由体。非自由体：在空间中位移受限的物体称为非自由体。约束：限制物体的位置和运动的条件称作物体所受的约束。主动力：促使物体运动或有运动趋势的力，工程上称为载荷。如物体上受到的各种力如重力、风力、切削力、顶板压力等。约束力：约束作用于被约束体的力，称为约束力，也称约束反力。3例如，火车运行时受轨道的约束，轨道

2、对火车车轮施加约束反力。物品放在行李架上不会掉下来，受支架的约束，支架对物品施加约束反力。约束力的大小是未知的，在静力学中，可用平衡条件由主动力求出。约束力的方向总是和所限制的位移方向相反，当约束能阻碍物体几个方向的位移时，约束反力的方向必须根据平衡条件来决定。——约束与约束反力当不存在主动力时，约束力也相应地不存在。41.柔软不可伸长的绳索特点:沿柔索单侧约束，阻碍物体沿绳索伸长方向的位移。故只提供拉力。约束力:沿柔索，背离物体。——约束与约束反力51.柔软不可伸长的绳索特点:沿柔索单侧约束，阻碍物体沿绳索伸长方向

3、的位移。故只提供拉力。约束力:沿柔索，背离物体。张紧的皮带——约束与约束反力6特点:只能阻碍物体沿着接触点公法线朝向约束的位移，而不能阻碍物体沿接触点切线方向的位移。约束力:方向沿接触点的公法线而指向被约束物体。2.光滑接触面约束A注意：绝对的光滑是不存在的，光滑只是抽象的理想约束模型。——约束与约束反力72.光滑接触面约束啮合的齿轮——约束与约束反力8双面光滑支撑面约束阻止物体沿某一方向运动而且阻止物体沿相反方向运动的约束双面约束的约束反力指向决定于物体的运动趋势。2.光滑接触面约束——约束与约束反力9结构特点：两

4、个构件上钻同样大小的圆孔，并用同样大小圆柱销钉穿入圆孔，将两个物体连接起来。（轴向与径向）3.光滑圆柱铰链约束——约束与约束反力10约束特点：绕销钉轴线相对转动，但不能在与销钉轴线相垂直的方向上有任何相对位移。约束反力：在垂直于销钉轴线的平面内并通过圆心，但方位和指向不能确定。通常将其表示为大小未知的两个正交分力，或者一个大小和方向均未知的力。3.光滑圆柱铰链约束——约束与约束反力11约束特点：绕销钉轴线相对转动，但不能在与销钉轴线相垂直的方向上有任何相对位移。约束反力：在垂直于销钉轴线的平面内并通过圆心，但方位和指

5、向不能确定。通常将其表示为大小未知的两个正交分力，或者一个大小和方向均未知的力。3.光滑圆柱铰链约束固定铰链支座——约束与约束反力12为了保证构件变形时既能发生微小的转动又能发生微小的移动，可将结构物或构件的支座用几个辊轴（滚柱）支承在光滑的支座面上，就成为辊轴支座，亦称为可动铰支座。4.滚动支座特点：只阻碍物体沿支承面法线方向的位移。约束力：通过铰链中心，沿支承面法线方向。——约束与约束反力134.滚动支座——约束与约束反力145.光滑球铰链约束约束结构:由一物体的球部嵌入另一物体的球窝构成。约束特性:允许物体绕球

6、心O转动,不能沿径向移动。约束反力:通过球心O,方向不能预先确定,通常用三个正交分力Fx，Fy，Fz来表示。OFxFyFz——约束与约束反力15球型铰链机构广泛用于自动化仪表、调节阀的附件，也可用于其他各种连杆机构，广泛应用于电力、冶金、化工、石油等行业的自动控制系统中。5.光滑球铰链约束——约束与约束反力16约束特点:不计自重，两端光滑铰链联接的杆件。约束力:通过两铰链中中心连线，等值、反向。6.链杆——约束与约束反力链杆都是二力杆176.链杆不计图中所示三铰拱各构件重量，寻找下列图中的二力构件：——约束与约束反力

7、18轴承：支承轴及轴上零件；保持轴的旋转精度；减少轴与轴承接触面间的摩擦与磨损。7.轴承约束——约束与约束反力19颈轴承：约束特点：沿径向约束，接触点未知约束力：通过轴线，方向未知。7.轴承约束向心推力轴承——约束与约束反力20止推轴承：约束特点：沿径向、轴向约束，接触点未知约束力：通过轴线，方向未知7.轴承约束——约束与约束反力21FAyFAxFCxFCzFCy7.轴承约束分析水力涡轮发电机的止推轴承Ｃ和轴承Ａ处的约束力。——约束与约束反力228.固定端约束工程实例:电杆埋入地下;工件加在卡盘上等。约束特点:不能沿

8、任何方向的移动,也不能沿任一轴的转动。——约束与约束反力23——受力分析与受力图当受约束的物体在某些主动力作用下处于平衡，若将其部分或全部的约束除去，代之以相应的约束反力，则物体的平衡不受影响。这一原理称为解除约束原理。在解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即确定研究对象，然后分析它的受力情况，这个过程称为进行受力分析。根据解除约束原