《约束与约束反力》ppt课件.ppt

郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,第三讲 几种常见的约束,知识目标：掌握几种常见的约束及约束反力的 画法 能力目标：能确定常见的约束反力方向，能分 析构件的受力情况 重点与难点：构件的受力分析,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、 约束与约束反力 1、约束的定义 2、约束的类型与约束反力 二、知识的运用（构件受力图的绘制）,第三讲 几种常见的约束,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、约束与约束反力,1、约束的定义： 限制某物体运动的其他物体称为该体的约束 2、约束的分类与约束反力 柔性约束 光滑接触面约束 光滑铰链约束 固定端约束,,,,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、约束与约束反力,1、柔性约束 常见的柔性约束：绳子、皮带、链条等郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、约束与约束反力,组成：由柔性绳索、胶带或链条等柔性物体构成 约束特点：只能受拉，不能受压。

约束反力方向：作用在接触点，方向沿着柔体的中心线背离物体通常用ＦＴ或T表示1、柔性约束,2、光滑接触面约束： 组成：由光滑接触面构成的约束当两物体接触面之间的摩擦力小到可以忽略不计时，可将接触面视为理想光滑的约束 约束特点：不论接触面是平面或曲面，都不能限制物体沿接触面切线方向的运动，而只能限制物体沿着接触面的公法线指向约束物体方向的运动 约束反力方向：通过接触点，沿着接触面公法线方向，指向被约束的物体，通常用ＦN表示 常见的约束反力的绘制如下图,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、约束与约束反力,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、约束与约束反力,,,,2、光滑接触面约束：光滑接触面约束实例,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,2、光滑接触面约束： 约束特点：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方向约束物体的运动，不能限制物体沿接触面切线方向的运动，故约束反力必过接触点沿接触面法向并指向被约束体，简称法向压力。

符号：通常用FN表示 常见约束反力的绘制如图,一、约束与约束反力,3、光滑铰链约束 组成：两物体分别钻有直径相同的圆柱形孔，用一圆柱形销钉连接起来，在不计摩擦时，即构成光滑圆柱形铰链约束，简称铰链约束 约束特点：这类约束的本质为光滑接触面约束，因其接触点位置未定，故只能确定铰链的约束反力为一通过销钉中心的大小和方向均无法预先确定的未知力通常此力就用两个大小未知的正交分力来表示一、约束与约束反力,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,类型： 固定铰链支座 连接铰链（中间铰） 活动（滚动）铰链支座 轴承约束 球型铰链支座（空间力系）,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、约束与约束反力,3、光滑铰链约束 固定铰链支座：用以将构件和基础连接，如桥梁的一端与桥墩连接时，常用这种约束，如下图左边铰链Ny,Nx,N,,,,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、约束与约束反力,3、光滑铰链约束 中间铰链支座：用来连接两个可以相对转动但不能移动的构件，如曲柄连杆机构中曲柄与连杆、连杆与滑块的连接。

通常在两个构件连接处用一个小圆圈表示铰链，如图c所示a) b) c),郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、约束与约束反力,3、光滑铰链约束 滚动铰链支座 在桥梁、屋架等结构中，除了使用固定铰支座外，还常使用一种放在几个圆柱形滚子上的铰链支座，这种支座称为滚动铰支座，也称为辊轴支座，它的构造如图右边铰链所示由于辊轴的作用，被支承构件可沿支承面的切线方向移动，故其约束反力的方向只能在滚子与地面接触面的公法线方向N,N,,,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、约束与约束反力,3、光滑铰链约束 轴承约束：轴承约束是工程中常见的支承形式，它的约束反力的分析方法与铰链约束相同向心轴承约束 推力轴承约束,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,一、约束与约束反力,3、光滑铰链约束 轴承约束： 支承传动轴的向心轴承（图a），也是一种固定铰支座约束，其力学符号如图b所示图a,图b,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,3、光滑铰链约束 轴承约束： 推力轴承（图a）除了与向心轴承一样具有作用线不定的径向约束力外，由于限制了轴的轴向运动，因而还有沿轴线方向的约束反力（图b）。

其力学符号如图c所示一、约束与约束反力,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,4、固定端约束 固定端约束能限制物体沿任何方向的移动，也能限制物体在约束处的转动所以，固定端A处的约束反力可用两个正交的分力ＦＡＸ、ＦＡＹ和力矩为MＡ的力偶表示约束反力如图所示（力系的简化中再学）,一、约束与约束反力,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,所谓受力分析，是指分析所要研究的物体（称为研究对象）上受力多少、各力作用点和方向的过程 工程中物体的受力可分为两类，一类称为主动力，如工作载荷、构件自重、风力等，这类力一般是已知的或可以测量的，另一类就是约束反力进行受力分析时，研究对象可以用简单线条组成的简图来表示在简图上除去约束，使对象成为自由体，添上代表约束作用的约束反力，称为解除约束原理解除约束后的自由物体称为分离体，在分离体上画上它所受的全部主动力和约束反力，就称为该物体的受力图 画受力图是解决力学问题的第一步骤，正确地画出受力图是分析、解决力学问题的前提 如果没有特别说明，则物体的重力一般不计，并认为接触面都是光滑的。

郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,,实例一：重量为G的均质杆AB，其B端靠在光滑铅垂墙的顶角处，A端放在光滑的水平面上，在点D处用一水平绳索拉住，试画出杆AB的受力图解：,1、杆BC 所受的力：,2、杆AB 所受的力：,表示法二：,实例二：等腰三角形构架ABC 的顶点A、B、C 都用铰链连接，底边AC 固定，而AB 边的中点D 作用有平行于固定边AC 的力F，如图1–13(a)所示不计各杆自重，试画出AB 和BC 的受力图表示法一：,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,实例三：重力为P的圆球放在板AC与墙壁AB之间，如图a所示设板AC重力不计，试作出板与球的受力图二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,实例四： 如图所示压榨机中，杆AB 和BC 的长度相等，自重忽略不计A ，B，C ，E 处为铰链连接已知活塞D上受到油缸内的总压力为F = 3kN，h = 200 mm，l =1500 mm。

试画出杆AB ，活塞和连杆以及压块C 的受力图郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,,解：,1.杆AB 的受力图3. 压块 C 的受力图郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,实例五：分析下列支座的受力情况,解：,(1) 物体B 受两个力作用：,(2) 球A 受三个力作用：,(3) 作用于滑轮C 的力：,实例六：在图示的平面系统中，匀质球A重为P，借本身重量和摩擦不计的理想滑轮C 和柔绳维持在仰角是 的光滑斜面上，绳的一端挂着重为Q 的物体B试分析物体B、球A 和滑轮C 的受力情况，并分别画出平衡时各物体的受力图郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,实例七：画出曲柄滑块机构中滑块的受力图,二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,说明：滑块上作用的主动力F、FR与F的交点在滑块与滑道接触长度范围以内，其合力使滑块单面靠紧滑道，故产生一个与约束面相垂直的反力 FN ，F、 FR、 FN三力汇交。

郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,实例八：画出凸轮机构中推杆的受力图,注意：推杆上的主动力F、FR的交点在滑道之外，其合力使推杆倾斜而导致B、D两点接触，故有约束反力FNB ，FND D,B,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,二、知识的运用（构件受力分析与受力图的绘制）,实例九：如图所示为一起重机支架，已知支架重量W、吊重G试画出重物、吊钩、滑车与支架以及物系整体的受力图物系图b 吊钩图c 重物图d 支架图e 滑车图f,郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,,小 结,1、常见的约束类型有： 柔性约束 只能承受沿柔索的拉力 光滑接触面约束 只能承受位于接触点的法向压力 光滑圆柱形铰链约束 通常用两个正交的约束反力表示 固定端约束 通常用两个正交的约束反力与一个力偶表示 ２. 受力图 在解除约束的分离体简图上，画出它所受的全部外力的简图，称为受力图 画受力图时应注意：谁是受力物体，谁是施力物体，只画受力，不画施力；只画外力，不画内力；既不要多画力，又不要少画力；解除约束后，才能画上约束反力。

郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,,作业：,1、作出下列物体系中每个刚体的受力图设接触面都是光滑的，没有画重力矢的物体都不计重力郴州职业技术学院机械系机械设计课件 陈巧莲,,,,,,,,,,,,,,作业：,2、试分别画出图示结构中AB与BC的受力图。