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1、 1 4工程中常见的约束及构件的受力图 一 约束与约束反力二 工程中常见的约束类型三 构件的受力分析及受力图四 例题五 绘制受力图注意事项六 课堂练习学习提要 一 约束与约束反力 工业用厂房 工程实例 皮带传动 1 概念 约束 一物体的运动受到周围物体的限制时 这种限制就称为约束 约束力 约束限制物体运动的力称为约束力 铁轨 柔性约束实例 2 作用于物体上的力分为两类 主动力 使物体产生可能运动的力约束力 约束限制物体某种可能运动的力 二 工程中常见的约束类型 1 柔性约束2 光滑面约束3 光滑圆柱铰链约束4 固定端约束 1 柔性约束 1 概念 由绳索 胶带 链条等所组成的约束为柔性约束 特点
2、 这种约束只能限制沿物体沿柔索伸长方向的运动 即 只能承受拉力 不能承受压力 2 约束力方向 沿柔体的中线 背离被约束物体 常用符号FT表示 3 实例分析 柔性约束实例一 皮带传动 3 实例分析 2 光滑面约束 1 概念 当两物体直接接触 并可忽略接触处的摩擦时 约束只能限制物体在接触点沿接触面的公法线指向约束物体的运动 而不能限制物体沿接触面切线方向的运动 这类约束称为光滑面约束 2 约束力方向 沿接触点公法线 指向被约束物 常用符号FN表示 动画光滑面约束 实例分析 光滑面约束 实例分析 课堂练习 图1 29a所示重G的球体A 用绳子BC系在墙壁上 画出球体A的受力图 答案 3 光滑圆柱铰
3、链约束 概念 两构件采用圆柱销所形成的联接 并忽略接触处的摩擦 这类约束就称为光滑圆柱铰链约束 动画实例 1 固定铰链支座概念 把圆柱销联接的两个构件中的一个固定起来 就称为固定铰链 特点 只限制了构件孔端的任意移动 不限制构件绕销孔端的相对转动 固定铰链支座动画 固定铰链支座动画一 固定铰链支座符号表示方法 约束力的方向 固定铰链和中间铰 的约束力 通常用两个正交的分力FNX FNY表示 特点 只限制了构件孔端的任意移动 不限制构件绕销孔端的相对转动 图示表示方法 中间铰动画 概念 当圆柱销联接的两个构件不固定 通常就称为中间铰 2 中间铰 注意 当固定铰链或中间铰链约束的是二力杆时 其约束
4、力满足二力平衡条件 沿两约束力作用点的连线 方向是确定的 实例 BC杆为二力杆 概念 原固定铰链下边不固定 安装上滚柱就称为活动铰链支座 特点 只限制构件沿支承面法线方向的移动 约束力的方向 约束力过铰链中心 垂直于支承面 指向构件 常用符号 FN表示 活动铰支座动画 活动铰支座实例 固定铰链支座动画 4 活动铰链约束 活动铰链支座的几种力学模型及约束力表示 例题 图1 26杆AB的受力图 答案 4 固定端约束 概念 工程中有一种常见的基本约束 如建筑物上的阳台 插入墙壁的电风扇托架 镗刀的刀杆和固定在刀架上的车刀等 这些约均称为固定端约束 固定端约束实例一 固定端约束实例二 固定端约束的力学
5、模型及约束力表示 特点 既限制了被约束构件的任意方向的移动 又限制了被约束构件的转动 约束力 常用两个正交的约束分力FNAX FNAY与一个约束力偶MA表示 三 构件的受力分析及受力图 1 构件的受力分析在静力学中 受力分析是 分析所要研究的构件 研究对象 上受到哪些作用力 包括主动力和约束力 并确定每个力的作用位置和方向 2 构件的受力图1 概念 表示构件受力情况的简明图形称为受力图 2 画受力图的一般步骤为 1 画出研究对象的分离体简图 2 在简图上标上已知的全部主动力 3 在简图上标上解除约束处画上相应的约束力 例4 1图1 30a所示的三铰拱桥 由左 右两半拱桥铰接而成 画左半拱桥AB的受力图 答案 例1 7图1 31a所示为内燃机主运动机构结构简图 试画出活塞B的受力图 答案 例1 8图1 32a所示为凸轮机构结构简图 试画出从动件AB的受力图 n n 答案 课堂练习 如图所示为支架结构简图 试画出杆AB与杆CD的受力图 绘制受力图应注意的事项 1 采用铅笔及绘图工具绘制受力图 2 应将研究对象从物系中分离出来 3 正确标注约束力的符号 4 二力杆的约束力方向是可以确定的 5 三力平衡汇交于一点 1 通过工程实例理解约束及约束力的概念2 熟练掌握工程中常见约束类型及约束力的特点3 熟练掌握构件的受力分析及受力图的绘制 学习提要
