约束和约束反力ppt课件

约束和约束反力约束和约束反力内容内容一、约束的引入一、约束的引入二、定义约束和约束反力二、定义约束和约束反力三、工程中常见的约束类型及三、工程中常见的约束类型及 其约束反力确实定其约束反力确实定一、约束的引入一、约束的引入1、物体的分类、物体的分类2、自在体、自在体3、非自在体、非自在体1、物体的分类、物体的分类 按物体在空间的运动、位移能否受限制分为：自在体和非自在体2、自在体、自在体在空间的位移不受任何限制的物体。3、非自在体、非自在体 位移受周围物体限制而不能作恣意运动，只能做特定运动的物体。图3 曲柄冲床机二、定义约束和约束反力二、定义约束和约束反力约束约束 对非自在体的某些位移或运动起限制造用的对非自在体的某些位移或运动起限制造用的周围物体。周围物体。约束反力约束反力 约束对被约束物体的限制造用，称为约束反约束对被约束物体的限制造用，称为约束反力。力。约束反力的特点约束反力的特点 普通来说，反力的大小未知；反力的方向与普通来说，反力的大小未知；反力的方向与该约束所能妨碍的位移方向相反。该约束所能妨碍的位移方向相反。三、工程中常见的约束类型及三、工程中常见的约束类型及其约束反力确实定其约束反力确实定 光滑接触面约束光滑接触面约束 柔索约束柔索约束 光滑铰链约束光滑铰链约束 其它约束其它约束光滑接触面约束光滑接触面约束典型例子典型例子约束特点约束特点作用点作用点反力方向反力方向反力画法反力画法典型例子典型例子 支持物体的固定面图4a、b，图5；相互啮合齿轮的齿面图6；机车中的导轨、铁轨等图4图5图6被约束体约束被约束体约束约束特点约束特点 妨碍物体沿接触面法线，并指向约束妨碍物体沿接触面法线，并指向约束的运动。的运动。作用点作用点 接触点接触点反力方向反力方向 过接触点，沿接触面公法线，指向被约过接触点，沿接触面公法线，指向被约束物体。束物体。反力画法反力画法柔索约束柔索约束 典型例子：典型例子：柔软的绳索、链条、胶带、吊车钢索等柔柔软的绳索、链条、胶带、吊车钢索等柔性体。如图性体。如图7所示所示图7特点：特点：约束只能接受拉力，不能接受压力或约束只能接受拉力，不能接受压力或弯曲。由作用与反作用原理，物体遭到弯曲。由作用与反作用原理，物体遭到的约束的作用也只能是拉力的约束的作用也只能是拉力反力方向：反力方向：沿柔体的中心线，背叛被约束物体。沿柔体的中心线，背叛被约束物体。光滑铰链约束光滑铰链约束 这类约束有向心轴承、中间铰链约束、固定铰链支座、滚动支座等。向心轴承向心轴承实物图例：实物图例：见图见图8a1轴承轴承 2轴轴图8特点：特点：轴可在孔内恣意转动，也可沿孔的中心轴可在孔内恣意转动，也可沿孔的中心线挪动，但轴承妨碍轴沿孔径向向外的线挪动，但轴承妨碍轴沿孔径向向外的位移。位移。反力方向：反力方向：过接触点，沿接触面公法线指向轴心。过接触点，沿接触面公法线指向轴心。如图如图8b由于轴在孔内可恣意转动，由于轴在孔内可恣意转动，故而轴与孔的接触点位置是不定的。因故而轴与孔的接触点位置是不定的。因此反力的方向普通预先不能确定。但这此反力的方向普通预先不能确定。但这样的一个反力常用两个过轴心的，大小样的一个反力常用两个过轴心的，大小未知的正交分力未知的正交分力FAX、FAY来表示。此来表示。此二力指向可恣意假定。二力指向可恣意假定。力学简图：力学简图：如图如图8c中间铰链和固定铰链支座中间铰链和固定铰链支座中间铰链中间铰链实物图例：见图实物图例：见图9a力学简图：见图力学简图：见图9b图9特点：特点：妨碍被约束物体沿圆柱铰链径向挪动，允许沿轴妨碍被约束物体沿圆柱铰链径向挪动，允许沿轴向挪动及恣意转动。向挪动及恣意转动。反力方向：反力方向：过铰链中心，在垂直销钉轴线的平面内，方向不过铰链中心，在垂直销钉轴线的平面内，方向不定，类似向心轴承。可用二正交分力定，类似向心轴承。可用二正交分力FAx、FAy表表示。如图示。如图9c反力画法：反力画法：画法一：铰链与某一构件固连，那么构件间互为画法一：铰链与某一构件固连，那么构件间互为约束。约束。画法二：须单独思索铰链画法二：须单独思索铰链C受力，那么铰链受力，那么铰链C同时同时遭到构件遭到构件1、2的反作用力的反作用力 FCx FCxFCyCB构件2含铰链CAC构件1孔FC1yFCy FC1x FC2x FC2yFC1yFC2yFC2xFC1x 铰链CCB孔AC孔固定铰链支座固定铰链支座 假设将中间铰链衔接中的某一构件假设将中间铰链衔接中的某一构件固定在地面上或机架上，这样构成的约固定在地面上或机架上，这样构成的约束就是固定铰链支座。束就是固定铰链支座。实物图例：见图实物图例：见图10a 力学简图：见图力学简图：见图10b 图10 此类约束的约束特点及反力方向的规定完全与圆柱铰链一样。但由于固定铰链支座中铰链衔接的某一构件是固定的，故而此类约束的反力画法采用圆柱铰链的反力画法一，即将铰链与固定构件视为一体，那么构件间互为约束。反力画法：见图10c滚动支座滚动支座 在固定铰链支座与光滑支承面间安装辊轴，这样构成的约束就是滚动支座约束。这种约束与固定铰链支座相比，解除了沿支承面切向的约束，使得支座可沿固定支承面挪动。实物图例：见图11a 力学简图：见图11b图11 特 点：与光滑接触面约束一样。反力方向：垂直于支承面，过铰链中心。反力画法：见图11c其他约束其他约束球铰链球铰链 经过圆球和球壳将两个构件衔接在经过圆球和球壳将两个构件衔接在一同的约束称为球铰链。如图一同的约束称为球铰链。如图12a图12特点：特点：限制被约束构件任何方向的挪动，允许其限制被约束构件任何方向的挪动，允许其绕球心的恣意方向的转动。绕球心的恣意方向的转动。反力方向：反力方向：忽略摩擦，与中间铰链约束的分析类似，忽略摩擦，与中间铰链约束的分析类似，其约束反力应是经过球心但方向不能预先确其约束反力应是经过球心但方向不能预先确定的一个空间力，可用三个正交分力定的一个空间力，可用三个正交分力FAX、FAY、FAZ表示。表示。力学简图及反力画法：力学简图及反力画法：见图见图12b。止推轴承止推轴承实物图例：见图实物图例：见图13a图13特点：特点：除能限制轴的径向位移外，还能限制轴沿除能限制轴的径向位移外，还能限制轴沿轴向的位移。允许绕轴的恣意转动。轴向的位移。允许绕轴的恣意转动。反力方向：反力方向：与球铰链的分析一样，其约束反力用三个正与球铰链的分析一样，其约束反力用三个正交分力交分力RX、RY、RZ表示。表示。力学简图及反力画法：力学简图及反力画法：见图见图13b。连杆约束连杆约束 由一根杆重不计的构件，在两端由由一根杆重不计的构件，在两端由铰链与其它物体相衔接，并且杆上无外铰链与其它物体相衔接，并且杆上无外载荷作用的约束方式。载荷作用的约束方式。力学简图：力学简图：见图见图14图14连杆被约束体A特点：特点：妨碍被约束体沿连杆两端铰链中心连线方向妨碍被约束体沿连杆两端铰链中心连线方向的运动。的运动。反力方向：反力方向：沿连杆两端铰链中心连线，指向未定。沿连杆两端铰链中心连线，指向未定。反力画法：反力画法：RA