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1、机械设计基础之静力学 模块V1 约束与约束反力约束与约束反力1课堂使用 * *Co., Ltd.Page2LOGO约束与约束反力约束类型及力的确定约束与约束反力简介LOGO第3 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介自由体自由体(Free Body) (Free Body) ：位移不受限制位移不受限制的物体叫自由体。的物体叫自由体。非自由体非自由体(Non-free Body) (Non-free Body) ：位移受限制的物体叫非自由体。位移受限制的物体叫非自由体。LOGO第4 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介约束反力约束反力(Constraint Force) (
2、Constraint Force) ：约束给被约束物体的力叫约束反力。约束给被约束物体的力叫约束反力。 约束约束(Constraint) (Constraint) ：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。 （这里，约束是名词，而不是动词的约束。）（这里，约束是名词，而不是动词的约束。） 约束反力的方向必与该约束所约束反力的方向必与该约束所约束反力的方向必与该约束所约束反力的方向必与该约束所能够阻碍的位移方向相反，大小通能够阻碍的位移方向相反，大小通能够阻碍的位移方向相反，大小通能够阻碍的位移方向相反，大小通常是未知的。常是未知的。常是未
3、知的。常是未知的。LOGO第5 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介 大小常常是未知的；大小常常是未知的； 方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；约束反力阻止物体运动的作用是约束反力阻止物体运动的作用是通过约束与物体通过约束与物体相互接触相互接触来实来实现的现的，因此它的作用点，因此它的作用点在在物体与约束相接触的那一点物体与约束相接触的那一点；约束反力取决于约束本身的性质、主动力和物体的运动状态约束反力取决于约束本身的性质、主动力和物体的运动状态。约束反力特点：约束反力特点：GGN1N2LOGO第6 页 除除约约束束力力外外，非非自自由由
4、体体上上所所受受到到的的所所有有促促使使物物体体运动或有运动趋的力，称为运动或有运动趋的力，称为主动力主动力。 约束力是由主动力引起的，故它是一种约束力是由主动力引起的，故它是一种被动力被动力。常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介 * *Co., Ltd.Page7LOGO约束与约束反力约束类型及力的确定约束与约束反力简介LOGO第8 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介1理想光滑面约束（公法线上）约束反力：约束反力：作用在作用在接触点接触点处，方向处，方向沿接触面公法线沿接触面公法线，指向受力物体指向受力物体特点：特点：两个物体相接触，接触面光滑两个物体相接触，接触面光
5、滑F F F FN NF F F FN NF F F FN NLOGO第9 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介1理想光滑面约束（公法线上）ABC齿轮传动凸凸轮传动光滑接触面约束实例光滑接触面约束实例光滑接触面约束实例光滑接触面约束实例点线接触点线接触点线接触点线接触线线接触线线接触线线接触线线接触LOGO第10 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介1理想光滑面约束（公法线上）PPF FNLOGO第11 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介1理想光滑面约束（公法线上）从动轮主动轮LOGO第12 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介2由柔软的绳索、
6、链条或皮带构成的约束绳索绳索皮带皮带链链条条LOGO第13 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介2由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束绳索类绳索类只能受拉只能受拉，所以它们的约束力是，所以它们的约束力是作用在接触点作用在接触点，方向，方向沿绳索背离物体沿绳索背离物体。TLOGO第14 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介2由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束链条或皮带也只能承受拉力。当它们绕在轮子上，对轮子的约束力沿轮缘的切线方向。F1F2F1F2LOGO第15 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介2由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束ALOGO第16 页常见约束
7、类型及反力方向的确定约束与约束反力简介3光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）圆柱铰链圆柱铰链销钉A、B互为约束与被约束体A简化图LOGO第17 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介3光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）物体间物体间可相对转动可相对转动，但不能沿孔的径向移动。，但不能沿孔的径向移动。LOGO第18 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介3光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）铰铰常见铰链：常见铰链：LOGO第19 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介3光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）A忽略孔间的摩擦时，约束力过接触点沿径向方向。忽略孔间的摩擦时，约束力过接触点
8、沿径向方向。因接触点位置与主动力有关，所以约束力方向未定，一般用正交分力表示。因接触点位置与主动力有关，所以约束力方向未定，一般用正交分力表示。大小：大小：由主动力确定由主动力确定方向：方向：未定未定作用线：沿作用线：沿接触处半径接触处半径 过销中心过销中心常正交分解常正交分解ALOGO第20 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介4固定铰链支座（铰支座） 将光滑圆柱铰链其中一构件固定而得光滑圆柱铰链固定铰支座LOGO第21 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介4固定铰链支座（铰支座）LOGO第22 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介4固定铰链支座（铰支座）
9、LOGO第23 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介4固定铰链支座（铰支座）简化图受力图（同光滑圆柱铰链）工程实例LOGO第24 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介5活动铰链支座（滚动支座）结构图结构图为圆柱铰链与光滑接触面的复合约束。为圆柱铰链与光滑接触面的复合约束。物体可绕物体可绕圆柱铰链转动圆柱铰链转动和沿和沿光滑接触面方向移动光滑接触面方向移动，但不能沿接，但不能沿接触面法线方向移动。触面法线方向移动。LOGO第25 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介5活动铰链支座（滚动支座）简图：或：约束阻碍物体沿与支承面垂直的方向运动，其约束力通过销钉中心垂
10、直于支承面，指向待定 。LOGO第26 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介6固定端约束 固定端约束，既阻碍被约束物体在该平面内沿任何方向移固定端约束，既阻碍被约束物体在该平面内沿任何方向移动，又阻碍被约束物体绕固定端在该平面内转动，如图。动，又阻碍被约束物体绕固定端在该平面内转动，如图。 LOGO第27 页常见约束类型及反力方向的确定约束与约束反力简介6固定端约束特点特点: :物体的一端插入到墙体等不动物体物体的一端插入到墙体等不动物体中中, ,既不能发生相对移动既不能发生相对移动, ,也不能发生相对也不能发生相对转动。转动。约束反力：两个相互垂直的力和一个力偶。约束反力：两个相互垂直的力和一个力偶。课件制作课后练习课后练习作业：谢谢观看1静力学公理静力学公理各种约束形式及力的表示
