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1、第2章 物体受力分析和结构计算简体本讲稿第一页，共二十三页v工程中常见的约束反力的特点及受力图；工程中常见的约束反力的特点及受力图；v对物体进行受力分析的方法和步骤以及画受力图。对物体进行受力分析的方法和步骤以及画受力图。教学重点教学重点本讲稿第二页，共二十三页v常见约束的区分与约束反力的画法；常见约束的区分与约束反力的画法；v构件受力分析的方法步骤和受力图的画法。构件受力分析的方法步骤和受力图的画法。教学难点教学难点本讲稿第三页，共二十三页约束：对非自由体的位移起限制作用的物体。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。约束力：约束对非自由体的作用力。约约束束反
2、反力力大小大小待定；待定；方向方向与该约束所能限制的位移方向相反；与该约束所能限制的位移方向相反；作用点作用点接触处。接触处。第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力本讲稿第四页，共二十三页1、柔性约束、柔性约束由柔软的绳索、链条或者皮带等构成的约由柔软的绳索、链条或者皮带等构成的约束。束。工程常见的约束工程常见的约束v只能限制物体沿柔体伸长方向的运动只能限制物体沿柔体伸长方向的运动,只能受拉，不能受压；只能受拉，不能受压；v柔性约束反力确定柔性约束反力确定:作用于触点作用于触点,沿柔体中心沿柔体中心,背离被约束背离被约束物体；物体；v约束反力符号：柔性约束反力用约束反力符号：柔性约束反力用
3、 T表示。表示。本讲稿第五页，共二十三页（接触面摩擦力很小可忽略不计时）接触面摩擦力很小可忽略不计时）v约束特点约束特点:只能限制沿接触点的法线方向趋向支承只能限制沿接触点的法线方向趋向支承面的运动；面的运动；v约束反力的确定：约束反力的确定：通过接触点，沿着接触面公法线方通过接触点，沿着接触面公法线方向，指向被约束的物体，向，指向被约束的物体，即即物体受压。物体受压。光滑接触的约束反力通常用光滑接触的约束反力通常用N N 表示。表示。2、光滑面约束、光滑面约束本讲稿第六页，共二十三页 反力特征：反力特征：反力特征：反力特征：方位：方位：沿接触处的共法线沿接触处的共法线指向：指向：指向物体（物
4、体受压）指向物体（物体受压）ABCFNAFNBFNC本讲稿第七页，共二十三页v组成及特点：组成及特点：v 两物体分别钻有直径相同的两物体分别钻有直径相同的圆柱形孔圆柱形孔，用一圆柱形，用一圆柱形销钉销钉连接起来，连接起来，在不计摩擦时，即构成在不计摩擦时，即构成光滑圆柱形铰链约束光滑圆柱形铰链约束，简称，简称铰链约束铰链约束。3、圆柱铰链约束、圆柱铰链约束本讲稿第八页，共二十三页v圆柱铰链约束分类圆柱铰链约束分类中间铰链中间铰链固定铰链支座固定铰链支座活动铰链支座活动铰链支座连杆约束连杆约束本讲稿第九页，共二十三页（1 1）中间铰链约束）中间铰链约束v结构特点结构特点：如图示，用销钉联接两有孔
5、零件，两被联接件均可绕：如图示，用销钉联接两有孔零件，两被联接件均可绕销轴转动，销轴转动，例如发动机中连杆与活塞、连杆与曲轴的联接。例如发动机中连杆与活塞、连杆与曲轴的联接。v约束特点约束特点：两零件均可相对转动又互相制约。：两零件均可相对转动又互相制约。v约束反力在确定约束反力在确定：其约束反力用过销轴中心的两个正交的分力：其约束反力用过销轴中心的两个正交的分力F FX X、和和F FY Y表示，如图下所示。表示，如图下所示。yx本讲稿第十页，共二十三页（2 2）固定铰链支座）固定铰链支座v约束特点约束特点：如果中间铰链中的构件之一与地基或机架相连，便如果中间铰链中的构件之一与地基或机架相连
6、，便构成固定铰链支座。构成固定铰链支座。v约束反力的确定约束反力的确定：约束反力通过销轴中心，方向随主动力方向而不约束反力通过销轴中心，方向随主动力方向而不同，用过销轴中心的两个正交的分力同，用过销轴中心的两个正交的分力F FX X、F FY Y表示。表示。x本讲稿第十一页，共二十三页（3）活动铰链支座）活动铰链支座约束特点约束特点：在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光：在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑滚轮而成。滑滚轮而成。约束反力的确定约束反力的确定：构件受到垂直光滑面的约束力。：构件受到垂直光滑面的约束力。本讲稿第十二页，共二十三页（4）连杆约束）连杆约束v约束特点：但链杆只
7、能限制物体沿其中心线方向的运动，而不能限制约束特点：但链杆只能限制物体沿其中心线方向的运动，而不能限制其他方向的运动。其他方向的运动。v约束反力的确定：约束力的作用线一定是沿着链杆两端铰链的连约束反力的确定：约束力的作用线一定是沿着链杆两端铰链的连线，指向待定线，指向待定。本讲稿第十三页，共二十三页二、固定端约束二、固定端约束在工程实际中，有很多构件的一部分嵌固于另一物体上在工程实际中，有很多构件的一部分嵌固于另一物体上而受到约束作用，这样的约束称为固定端约束。而受到约束作用，这样的约束称为固定端约束。这种约束不但限制物体在约束处这种约束不但限制物体在约束处沿任意方向的沿任意方向的线位移线位移
8、，也限制物，也限制物体在约束处的体在约束处的角位移角位移，即物体，即物体在在A端没有移动和转动。端没有移动和转动。本讲稿第十四页，共二十三页v一、受力分析要解决的两个问题：一、受力分析要解决的两个问题：1 1、确定研究对象；、确定研究对象；2 2、确定研究对象上所受的力（受力分析）。、确定研究对象上所受的力（受力分析）。分离体：分离体：解除约束后的自由物体。解除约束后的自由物体。研究对象往往为非自由体，为了清楚地表示物体研究对象往往为非自由体，为了清楚地表示物体的受力情况，需要把所研究的物体从与它周围相联的受力情况，需要把所研究的物体从与它周围相联系的物体中分离出来，单独画出该物体的轮廓简图，
9、系的物体中分离出来，单独画出该物体的轮廓简图，使之成为使之成为分离体分离体。第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图本讲稿第十五页，共二十三页v 根据题目恰当地确定研究对象，研究对象可以是一根据题目恰当地确定研究对象，研究对象可以是一个物体或一个物系；个物体或一个物系；v 取分离体；取分离体；v 在分离体上，画出物体所受的主动力，并标出各主动在分离体上，画出物体所受的主动力，并标出各主动力的名称；力的名称；v 根据约束的类型确定约束反力的位置与方向，画在分根据约束的类型确定约束反力的位置与方向，画在分离体上，并标出各约束反力的名称。离体上，并标出各约束反力的名称。受力分析的一
10、般步骤受力分析的一般步骤本讲稿第十六页，共二十三页v1、受力图：、受力图：在分离体上画上它所受的全部主动力和约束反力，在分离体上画上它所受的全部主动力和约束反力，就称为该物体的受力图。就称为该物体的受力图。v2、画受力图步骤、画受力图步骤：画受力图是解平衡问题的关键，画受力图的一般步骤为：画受力图是解平衡问题的关键，画受力图的一般步骤为：（）根据题意（）根据题意确定研究对象确定研究对象，并画出研究对象的，并画出研究对象的分离体分离体简图。简图。（）在分离体上画出全部已知的（）在分离体上画出全部已知的主动力主动力。（）在分离体上解除约束的地方画出相应的（）在分离体上解除约束的地方画出相应的约束反
11、力。约束反力。二二 物体的受力图物体的受力图本讲稿第十七页，共二十三页画分离体的受力图的注意事项画分离体的受力图的注意事项v力是物体间相互的机械作用，物体所受每一个力均应清楚哪个是施力是物体间相互的机械作用，物体所受每一个力均应清楚哪个是施力物体，以免多画或漏画力；力物体，以免多画或漏画力；v应严格区分约束反力类型；应严格区分约束反力类型；v注意运用注意运用“作用力与反作用力作用力与反作用力”公理来判断和检查；公理来判断和检查；v柔性约束的约束反力只能是拉力不会是压力；柔性约束的约束反力只能是拉力不会是压力；v特别注意运用特别注意运用“二力构件二力构件”来进行受力分析。来进行受力分析。本讲稿第
12、十八页，共二十三页GADBFTFN例例1:1:一重为一重为G G的球体的球体A A，用绳子，用绳子BCBC系在光滑的铅垂墙壁上，系在光滑的铅垂墙壁上，试画出球体试画出球体A A的受力图。的受力图。GADBC本讲稿第十九页，共二十三页例例2：重量为重量为G G的均质杆的均质杆ABAB，其，其B B端靠在光滑铅垂墙的顶端靠在光滑铅垂墙的顶角处，角处，A A端放在光滑的水平面上，在点端放在光滑的水平面上，在点D D处用一水平绳处用一水平绳索拉住，试画出杆索拉住，试画出杆ABAB的受力图。的受力图。FBFAFDG本讲稿第二十页，共二十三页OCAFFAxFAyFOxFOyOBCADEFCDEFCxFCy
13、FEBAEFBxFByFBxFByFOxFOy例例3：试分别画出每个物体及整体的受力图。试分别画出每个物体及整体的受力图。本讲稿第二十一页，共二十三页 本节最基本的概念本节最基本的概念本节最基本的概念本节最基本的概念 刚体刚体受力不变形的物体。受力不变形的物体。约约束束物物体体与与物物体体之之间间接接触触和和连连接接方方式式的的简简化化模模型型，约束的作用是对与之连接物体的运动施加一定的限制条件。约束的作用是对与之连接物体的运动施加一定的限制条件。约束力约束力约束与被约束物体之间的相互作用力。约束与被约束物体之间的相互作用力。平衡平衡平衡平衡刚体相对惯性系静止或作匀速直线平移。刚体相对惯性系静止或作匀速直线平移。课后小结课后小结本讲稿第二十二页，共二十三页本章小结本章小结画受力图三步:分离体分离体主动力主动力约束力约束力检查”三不”:不多不多 不漏不漏 不错不错本讲稿第二十三页，共二十三页