第四节-常见约束及受力图

§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、课堂练习学习提要本文档共33页；当前第1页；编辑于星期二\21点27分一、约束与约束反力

工业用厂房工程实例皮带传动本文档共33页；当前第2页；编辑于星期二\21点27分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。

铁轨柔性约束实例本文档共33页；当前第3页；编辑于星期二\21点27分

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约束力方向——总是与该约束所能限制的运动或运动趋势方向相反作用点——接触处本文档共33页；当前第4页；编辑于星期二\21点27分二、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4.固定端约束本文档共33页；当前第5页；编辑于星期二\21点27分

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本文档共33页；当前第6页；编辑于星期二\21点27分(3)实例分析本文档共33页；当前第7页；编辑于星期二\21点27分

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表示。

动画光滑面约束实例分析本文档共33页；当前第8页；编辑于星期二\21点27分光滑面约束本文档共33页；当前第9页；编辑于星期二\21点27分实例分析GABCOOABG本文档共33页；当前第10页；编辑于星期二\21点27分课堂练习图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。答案本文档共33页；当前第11页；编辑于星期二\21点27分本文档共33页；当前第12页；编辑于星期二\21点27分

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本文档共33页；当前第13页；编辑于星期二\21点27分固定铰链支座符号表示方法本文档共33页；当前第14页；编辑于星期二\21点27分约束力的方向：（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。FNXFNY2）中间铰本文档共33页；当前第15页；编辑于星期二\21点27分注意：

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杆为二力杆本文档共33页；当前第16页；编辑于星期二\21点27分

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：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）活动铰链约束本文档共33页；当前第17页；编辑于星期二\21点27分活动铰链支座的几种力学模型及约束力表示：（例题）本文档共33页；当前第18页；编辑于星期二\21点27分图1-26杆AB的受力图答案本文档共33页；当前第19页；编辑于星期二\21点27分本文档共33页；当前第20页；编辑于星期二\21点27分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）本文档共33页；当前第21页；编辑于星期二\21点27分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、FNAY与一个约束力偶MA表示。本文档共33页；当前第22页；编辑于星期二\21点27分三、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。

本文档共33页；当前第23页；编辑于星期二\21点27分例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的受力图答案本文档共33页；当前第24页；编辑于星期二\21点27分本文档共33页；当前第25页；编辑于星期二\21点27分例1-7

图1-31a所示为内燃机主运动机构结构简图，试画出活塞B的受力图答案本文档共33页；当前第26页；编辑于星期二\21点27分本文档共33页；当前第27页；编辑于星期二\21点27分例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nn答案本文档共33页；当前第28页；编辑于星期二\21点27分本文档共33页；当前第29页；编辑于星期二\21点27分课堂练习本文档共33页；当前第30页；编辑于星期二\21点27分如图所示为支架结构简图，试画出杆AB与杆CD的受力图本文档共33页；当前第31页；编辑于星期二\21点27分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