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1、约束和约束力,自由体：位移不受限制的物体。如飞行中的飞机等。非自由体：位移受到限制的物体。如重物由钢索吊住等。约束：对非自由体的位移起限制作用的物体。约束力：约束对非自由体的作用力。,1,PPT课件,工程中常见的约束,1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）,2,PPT课件,光滑接触面约束,3,PPT课件,光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；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 FN表示,4,PPT课件,2、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束,柔索只能受拉力，又称张力.用 FT表示,5,PPT课件,柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体胶带对轮的约束
2、力沿轮缘的切线方向，为拉力,6,PPT课件,3 、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等）,（1） 径向轴承（向心轴承） 约束特点： 轴在轴承孔内，轴为非自由体、 轴承孔为约束 约束力： 当不计摩擦时，轴与孔在接触处为光滑接触约束法向约束力约束力作用在接触处，沿径向指向轴心,7,PPT课件,当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变,可用二个通过轴心的正交分力Fx,Fy 表示,8,PPT课件,（2）光滑圆柱铰链,约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀,9,PPT课件,光滑圆柱铰链约束,10,PPT课件,约束力：,光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，与轴承一
3、样，可用两个正交分力表示 其中有作用反作用关系 Fcx=-Fcx,Fcy=-Fcy一般不必分析销钉受力，当要分析时，必须把销钉单独取出,11,PPT课件,（3） 固定铰链支座,约束特点：由上面构件1或2 之一与地面或机架固定而成约束力：与圆柱铰链相同以上三种约束（径向轴承、光滑圆柱铰链、固定铰链支座）其约束特性相同，均为轴与孔的配合问题，都可称作光滑圆柱铰链,12,PPT课件,4、其它类型约束,（1）滚动支座约束特点：在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成约束力：构件受到垂直于光滑面的约束力,13,PPT课件,(2) 球铰链,约束特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任意转动
4、，但构件与球心不能有任何移动. 约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题约束力通过接触点,并指向球心,是一个不能预先确定的空间力.可用三个正交分力表示,14,PPT课件,（3）止推轴承,约束特点： 止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制约束力：比径向轴承多一个轴向的约束力，亦有三个正交分力,15,PPT课件,总结,（1）光滑面约束法向约束力FN（2）柔索约束张力FT（3）光滑铰链 FAy FAx（4）滚动支座FN光滑面 球铰链空间三正交分力 止推轴承空间三正交分力,16,PPT课件,物体的受力分析和受力图,受力分析：确定物体受到几个力作用，每个力的作用位置和作用方向，这个分析过程称为物体
5、的受力分析。受力图：表示物体受力的简明图形。在受力图上应画出所有力，主动力和约束力（被动力） 已知力 未知力画受力图步骤：1、取所要研究物体为研究对象（分离体），画出其简图2、画出所有主动力3、按约束性质画出所有约束（被动）力,17,PPT课件,例 1,碾子重为 P，拉力为F ，A 、B 处光滑接触，画出碾子的受力图解：画出简图 画出主动力 画出约束力,18,PPT课件,例 2,屋架受均布风力 q（N/m），屋架重为 P，画出屋架的受力图解：取屋架 画出简图 画出主动力 画出约束力,19,PPT课件,例 3,水平均质梁 AB重为p ，电动机重为p ，不计杆CD 的自重，画出杆CD 和梁AB 的
6、受力图。解：取 杆CD，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b),20,PPT课件,例 3,取梁AB，其受力图如图 (c) CD杆的受力图能否画为图（d）所示？ 若这样画，梁AB 的受力 图又如何改动?,21,PPT课件,例 4,不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱AB,CB 的受力图与系统整体受力图解：右拱 CB为二力构件，其受力图如图（b）所示,22,PPT课件,例 4,取左拱AC ,其受力图如图（c）所示系统整体受力图如图（d）所示,23,PPT课件,例 4,考虑到左拱AC 三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱AC 的受力图，如图（e）所示此时整体受力图如图（f）所示,24,PPT课件,例 4,讨论：若左、右两拱都考虑自重，如何画出各受力图？如图（g）（h）（i）,25,PPT课件,例 5,不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图解：绳子受力图如图（b）所示,26,PPT课件,例 5,梯子左边部分受力图如图（c）所示梯子右边部分受力图如图（d）所示,27,PPT课件,例 5,整体受力图如图（e）所示提问：左右两部分梯子在A处，绳子对左右两部分梯子均有力作用，为什么在整体受力图没有画出？,28,PPT课件,思考,分析如下受力图是否有误，如何改正？,29,PPT课件,30,PPT课件,
