约束和约束力

机械设计基础之静力学模块约束与约束反力©******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(FreeBody)：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体(Non-freeBody)：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(ConstraintForce)：约束给被约束物体的力叫约束反力。约束(Constraint)：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。）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①大小常常是未知的；②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；③约束反力阻止物体运动的作用是通过约束与物体相互接触来实现的，因此它的作用点在物体与约束相接触的那一点；④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：GGN1N2LOGO第6页除约束力外，非自由体上所受到的所有促使物体运动或有运动趋的力，称为主动力。约束力是由主动力引起的，故它是一种被动力。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：作用在接触点处，方向沿接触面公法线，指向受力物体特点：两个物体相接触，接触面光滑FNFNFNLOGO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齿轮传动凸轮传动光滑接触面约束实例点线接触线线接触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）PPFNLOGO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、链条或皮带构成的约束绳索皮带——链条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只能受拉，所以它们的约束力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。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。F1F2F’1F’2LOGO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）物体间可相对转动，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：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。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。AF大小：由主动力确定方向：未定作用线：沿接触处半径过销中心常正交分解AxFAyFAAFLOGO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）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）结构图为圆柱铰链与光滑接触面的复合约束。物体可绕圆柱铰链转动和沿光滑接触面方向移动，但不能沿接触面法线方向移动。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:物体的一端插入到墙体等不动物体中,既不能发生相对移动,也不能发生相对转动。约束反力：两个相互垂直的力和一个力偶。课件制作课后练习作业：1静力学公理各种约束形式及力的表示