约束和约束反力讲稿.ppt

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1、关于约束和约束反力课件第一页，讲稿共四十七页哦1.静静力力学学基基本本概概念念2.2.约束力与反约束力约束力与反约束力约束力与反约束力约束力与反约束力3.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图4.结结论论与与讨讨论论第二页，讲稿共四十七页哦刚体的概念刚体的概念力的概念力的概念静力学基本公理静力学基本公理二力平衡公理二力平衡公理加减平衡力公理（力的可传性原理）加减平衡力公理（力的可传性原理）二力合成公理（平行四边形法则，力的三角形法则）二力合成公理（平行四边形法则，力的三角形法则）三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理作用力和反作用力公理作用力和反作用力公理1.静静力力学学基基本本概概念念第

2、三页，讲稿共四十七页哦静力学基本公理静力学基本公理二力平衡公理二力平衡公理:F F1=F F2 作用有二力的刚体又称作用有二力的刚体又称为为二力构件二力构件(members(members subjected to the subjected to the action of two forces)action of two forces)或或二力杆二力杆。1.1.静静 力力 学学 基基 本本 概概 念念第四页，讲稿共四十七页哦加减平衡力公理（力的可传性原理）加减平衡力公理（力的可传性原理）推论推论：力的可传性原理力的可传性原理 (principle(principle of of trans

3、missibility transmissibility of of a a force)force)作作用用于于刚刚体体上上的的力力可可沿沿其其作作用用线线滑滑移移至至刚刚体体内内任任意意点点而而不不改改变变力力对对刚刚体体的的作作用用效效应。应。F=F=FFF F F FF F F FF F F FFFFFF F F F1.1.静静 力力 学学 基基 本本 概概 念念第五页，讲稿共四十七页哦F F F F2 2F F F F1 1O OC CF F F F3 3B BF F F F2 2F F F F1 1A AB BF F F F2 2F F F F1 1A A 推推论论：三三力力平平衡

4、衡汇汇交交定定理理 作作用用于于刚刚体体上上的的三三个个力力，若若构构成成平平衡衡力力系系，且且其其中中两两个个力力的的作作用用线线汇汇交交于于一一点点，则则三三个个力力必必在在同同一一平平面面内内，而而且且第第三三个个力力的的作作用用线一定通过汇交点。线一定通过汇交点。B BF F F F2 2C CF F F F3 3F F F F1 1A AF F F F1212二力合成公理（平行四边形法则，力的三角形法则）二力合成公理（平行四边形法则，力的三角形法则）三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理1.1.静静 力力 学学 基基 本本 概概 念念第六页，讲稿共四十七页哦自由体自由体在空间自由运动的物体

5、在空间自由运动的物体非自由体非自由体约束和约束力约束和约束力约束力与物体的运动趋势反向（未知，由平衡条约束力与物体的运动趋势反向（未知，由平衡条件和变形条件等确定）件和变形条件等确定）约束类型约束类型1柔性约束柔性约束2绳索、链条、胶带等柔索，绳索、链条、胶带等柔索，3约束力：约束力：拉力，方向：背离物体拉力，方向：背离物体2.约束力与反约束力约束力与反约束力第七页，讲稿共四十七页哦链条约束与约束力链条约束与约束力1 1 柔性约束柔性约束2.2.约束力与反约束力约束力与反约束力第八页，讲稿共四十七页哦2.约束力与反约束力约束力与反约束力皮带约束与约束力皮带约束与约束力1 1 柔性约束柔性约束第

6、九页，讲稿共四十七页哦2.约束力与反约束力约束力与反约束力2光滑面约束光滑面约束3 3接触点公法线，指向被约束物体接触点公法线，指向被约束物体 第十页，讲稿共四十七页哦FRFR 光滑面约束的约束力是通过接触点、光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公法线并指向被物体。沿该点公法线并指向被物体。齿轮啮合力齿轮啮合力2.约束力与反约束力约束力与反约束力2光滑面约束光滑面约束第十一页，讲稿共四十七页哦F FR R滑槽与销钉滑槽与销钉 光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公法线并指向被物体。法线并指向被物体。2.约束力与反约束力约束力与反约束力第十二页，讲稿共

7、四十七页哦3 3固定铰链约束（中间铰固定铰链约束（中间铰 轴承约束）轴承约束）2.约束力与反约束力约束力与反约束力第十三页，讲稿共四十七页哦固定铰支座固定铰支座 构构件件的的端端部部与与支支座座有有相相同同直直径径的的圆圆孔孔，用用一一圆圆柱柱形形销销钉钉连连接接起起来来，支支座座固固定定在在地地基基或或者者其其他他结结构构上上。这这种种连连接接方方式式称称为为固固定定铰铰链链支支座座，简简称称为为固固定定铰铰支支(smooth(smooth cylindrical cylindrical pin pin support)support)。桥桥梁梁上上的的固固定定支支座座就就是固定铰链支座。是

8、固定铰链支座。3 3固定铰链约束（中间铰固定铰链约束（中间铰 轴承约束）轴承约束）2.约束力与反约束力约束力与反约束力第十四页，讲稿共四十七页哦播放播放第十五页，讲稿共四十七页哦播放播放第十六页，讲稿共四十七页哦A AF FAyAyF FAxAx2.约束力与反约束力约束力与反约束力固定铰支座固定铰支座3 3固定铰链约束（中间铰固定铰链约束（中间铰 轴承约束）轴承约束）第十七页，讲稿共四十七页哦销销销销 钉钉钉钉销钉销钉(固定铰链固定铰链)F FR Ry yF FR Rx x铰铰2.约束力与反约束力约束力与反约束力3 3固定铰链约束（中间铰固定铰链约束（中间铰 轴承约束）轴承约束）第十八页，讲稿

9、共四十七页哦4 4 活动铰链约束（活动铰链约束（辊辊 轴轴）2.约束力与反约束力约束力与反约束力第十九页，讲稿共四十七页哦播放播放第二十页，讲稿共四十七页哦辊辊 轴轴在固定铰链支座的底部安装一排辊轮或辊轴，可使在固定铰链支座的底部安装一排辊轮或辊轴，可使支座沿固定支承面自由滚动，这种约束称为滚动铰支座沿固定支承面自由滚动，这种约束称为滚动铰链支座，又称辊轴支座链支座，又称辊轴支座(roller support)。当构件的长。当构件的长度由于温度变化而改变时，这种支座允许构件的一度由于温度变化而改变时，这种支座允许构件的一端沿支承面自由移动。端沿支承面自由移动。(实际约束中实际约束中实际约束中实

10、际约束中F FR方向也可以向方向也可以向下下)FRFRFR2.约束力与反约束力约束力与反约束力4 4 活动铰链约束（活动铰链约束（辊辊 轴轴）第二十一页，讲稿共四十七页哦FRFR2.约束力与反约束力约束力与反约束力辊辊 轴轴4 4 活动铰链约束（活动铰链约束（辊辊 轴轴）第二十二页，讲稿共四十七页哦5 5 光滑球铰链光滑球铰链球球 铰铰F FR Ry yF FR Rx xF FR Rz z2.约束力与反约束力约束力与反约束力第二十三页，讲稿共四十七页哦6 6 滚珠滚珠(柱柱)轴承轴承 机机器器中中常常见见各各类类轴轴承承，如如滑滑动动轴轴承承或或径径向向轴轴承承等等。这这些些轴轴承承允允许许轴

11、轴承承转转动动，但但限限制制与与轴轴线线垂垂直直方方向向的的运运动动和和位位移移。轴轴承承约约束束力力的的特特点点与与光光滑滑圆圆柱柱铰铰链链相相同同，因因此此，这这类类约约束束可可归归入固定铰支座。入固定铰支座。2.约束力与反约束力约束力与反约束力第二十四页，讲稿共四十七页哦F FR Ry yF FR Rx x2.约束力与反约束力约束力与反约束力6 6 滚珠滚珠(柱柱)轴承轴承 第二十五页，讲稿共四十七页哦7 7 止推轴承止推轴承机机器器中中常常见见的的轴轴承承约约束束除除了了各各类类滑滑动动轴轴承承或或径径向向轴轴承承，还还有有限限制制滑滑动动的的轴轴承承约约束束，为为止止推推轴轴承承，这

12、这种种轴轴承承约约束束除除了了限限制制与与轴轴线线垂垂直直方方向向的的运运动动和和位位移移，还还限限制制沿沿轴轴线线方方向向运动。运动。2.约束力与反约束力约束力与反约束力第二十六页，讲稿共四十七页哦二力构件二力构件 物物体体在在两两个个力力作作用用下下平平衡衡的的必必要要充充分分条件是此二力等值、反向、共线。条件是此二力等值、反向、共线。2.约束力与反约束力约束力与反约束力第二十七页，讲稿共四十七页哦选定研究对象，画出分离体图；选定研究对象，画出分离体图；在分离体图上画出主动力在分离体图上画出主动力 在约束处，根据约束性质，画出约束反力。在约束处，根据约束性质，画出约束反力。例例 3.3.物

13、体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图第二十八页，讲稿共四十七页哦例例 题题 1 13.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图第二十九页，讲稿共四十七页哦F FR RA AF FR RB BA AB BWW画受力图画受力图3.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例 题题 1 1第三十页，讲稿共四十七页哦确定确定A A、B B二处的约束力二处的约束力F F2 2F F1 1F F3 3AB例例 题题 2 23.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图第三十一页，讲稿共四十七页哦B BF F2 2F F1 1F F3 3AF FAyAyF FAxAxF FR R

14、B B画画 受受 力力 图图3.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例 题题 2 2第三十二页，讲稿共四十七页哦 重力为重力为F FP 的的AB杆放置在杆放置在刚性槽内。所有接触处均为光刚性槽内。所有接触处均为光滑接触。试画出滑接触。试画出ABAB杆的受力杆的受力图。图。由各光滑面接触处约束力由各光滑面接触处约束力沿其公法线方向画出三处的沿其公法线方向画出三处的约束力约束力；例例 题题 3 33.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图第三十三页，讲稿共四十七页哦 图示结构中各杆重力图示结构中各杆重力均不计，所有接触处均均不计，所有接触处均为光滑接触。为光滑接触。试画出试

15、画出:AO、AB和和CD构件的受力图。构件的受力图。例例 题题 4 43.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图第三十四页，讲稿共四十七页哦 解：解：1.整体受力：整体受力：O、B二处为固二处为固定铰链约束，可以定铰链约束，可以画出其约束力；画出其约束力；D处作用有主动力处作用有主动力F。3.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例 题题 4 4第三十五页，讲稿共四十七页哦 解：解：2.2.AO杆受力杆受力：O O处受力与整体受力图处受力与整体受力图一致；一致；C C、A A两处为中间活动两处为中间活动铰链，约束力可以分解为铰链，约束力可以分解为两个分力。两个分力。3.3

16、.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例 题题 4 4第三十六页，讲稿共四十七页哦 解：解：3.CD杆受力：杆受力：C处受力与处受力与AO在在C处的受力，处的受力，互为作用力和反作用力；互为作用力和反作用力；CD上所带销钉上所带销钉E处受处受到到AB杆中斜槽光滑面约杆中斜槽光滑面约束力力束力力FR；D处作用有主动力处作用有主动力F。3.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例 题题 4 4第三十七页，讲稿共四十七页哦 解：解：4.4.AB杆受力：杆受力：A A处受力与与处受力与与AOAO在在A A处的受力互为作用力和反作用力；处的受力互为作用力和反作用力；E E处受力与处

17、受力与CDCD在在E E处的受力互为作用力和反作用力；处的受力互为作用力和反作用力；3.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例 题题 4 4第三十八页，讲稿共四十七页哦 图示结构中各杆重图示结构中各杆重力均不计，所有接触处力均不计，所有接触处均为光滑接触。均为光滑接触。试画出试画出:各构件的各构件的受力图。受力图。例例 题题 5 53.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图第三十九页，讲稿共四十七页哦 解：解：1.1.整体受力：整体受力：A A处为固定铰链，约束力处为固定铰链，约束力方向未知，可用两个分力方向未知，可用两个分力F FAx Ax，F FAyAy表示；表示；

18、K K处为辊轴支承，只有铅处为辊轴支承，只有铅垂方向约束力垂方向约束力F FK K；H处为柔索，约束力处为柔索，约束力FT(拉力拉力)。D、C、I、B 处未解除约束，约束处未解除约束，约束力无需画出。力无需画出。3.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例 题题 5 5第四十页，讲稿共四十七页哦 解：解：2.CID杆受力：杆受力：CB为二力杆，所以为二力杆，所以C处处FCB方向沿方向沿CB；I处为中间活动铰链，故处为中间活动铰链，故I处约处约束力可用两个分力束力可用两个分力FIx，FIy 表示；表示；D处中间活动铰链处的约束处中间活动铰链处的约束力也可用两个分力力也可用两个分力FD

19、x，FDy 表示。表示。3.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例 题题 5 5第四十一页，讲稿共四十七页哦 解：解：3.CB杆受力：杆受力：CB杆为二力杆，杆为二力杆，其其C端约束力与端约束力与CD杆杆C端的约束力互为作用与端的约束力互为作用与反作用力。反作用力。3.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例 题题 5 5第四十二页，讲稿共四十七页哦 解：解：解：解：4.4.ABAB杆受力：杆受力：I处的约束力与处的约束力与CD杆上杆上I处的约束力互为作用力和反作处的约束力互为作用力和反作用力；用力；B B处的约束力与处的约束力与CBCB杆上杆上B B处的约束力互为作

20、用力处的约束力互为作用力和反作用力。和反作用力。3.3.物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例 题题 5 5第四十三页，讲稿共四十七页哦力力 物物体体间间的的相相互互作作用用；力力是是矢矢量量。对对一一般般物物体体而而言言，力力是是定定位位矢矢量量；对对刚刚体体而而言言，力力是是滑移矢量。滑移矢量。刚体刚体受力不变形的物体。受力不变形的物体。约束力约束力约束对被约束物体的作用力。约束对被约束物体的作用力。平衡平衡物体相对惯性系静止或作匀速直线平移。物体相对惯性系静止或作匀速直线平移。4.结结论论与与讨讨论论第四十四页，讲稿共四十七页哦最重要的方法最重要的方法受力分析方法受力分析方法，

21、其要领是选择合适的研究对象，其要领是选择合适的研究对象，正确分析约束和约束力，画出受力图。受力分析正确分析约束和约束力，画出受力图。受力分析过程中要区分内力和外力，正确应用作用与反作过程中要区分内力和外力，正确应用作用与反作用定律。用定律。平衡概念平衡概念 由若干物体所组成的系统，如果整体是平衡的，则由若干物体所组成的系统，如果整体是平衡的，则组成系统的每一个局部也必然是平衡的。组成系统的每一个局部也必然是平衡的。所谓整体是指系统；所谓局部是指组成系统所谓整体是指系统；所谓局部是指组成系统的每一个物体，或者由系统中的几个物体所组成的每一个物体，或者由系统中的几个物体所组成的子系统。的子系统。4.结结论论与与讨讨论论第四十五页，讲稿共四十七页哦 由若干物体所组成的系统，如果整由若干物体所组成的系统，如果整体是平衡的，则组成系统的每一个局部体是平衡的，则组成系统的每一个局部也必然是平衡的。也必然是平衡的。WWF FR2R2F FR1R14.结结论论与与讨讨论论第四十六页，讲稿共四十七页哦感谢大家观看第四十七页，讲稿共四十七页哦