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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,1,课堂优质,一、约束与约束反力,工业用厂房,工程实例,皮带传动,2,课堂优质,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,3,课堂优质,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,4,课堂优质,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
2、4.固定端约束,5,课堂优质, 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：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,6,课堂优质,(3)实例分析,7,课堂优质, 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
3、示。,动画 光滑面约束,实例分析,8,课堂优质,光滑面约束,9,课堂优质,实 例 分 析,10,课堂优质,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,11,课堂优质,12,课堂优质, 3.光滑圆柱铰链约束,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,固定铰链支座动画一,13,课堂优质,固定铰链支座符号表示方法,14,课堂
4、优质,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,15,课堂优质,注意： 当固定铰链或中间铰链约束的是二力杆时，其约束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,16,课堂优质,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：
5、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,17,课堂优质,活动铰链支座的几种力学模型及约束力表示：,（例题）,18,课堂优质,图1-26 杆AB的受力图,答案,19,课堂优质,20,课堂优质,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）,21,课堂优质,固定端约束的力学模型及约束力表示：,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、F
6、NAY与一个约束力 偶MA表示。,22,课堂优质,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。,23,课堂优质,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,24,课堂优质,25,课堂优质,例1-7 图1-3
7、1a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,26,课堂优质,27,课堂优质,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,28,课堂优质,29,课堂优质,课 堂 练 习,30,课堂优质,如图所示为支架结构简图，试画出杆AB与杆CD的受力图,31,课堂优质,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。,32,课堂优质,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,33,课堂优质,