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1、第第 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第一章 刚体的受力分析刚体的受力分析自由体自由体：在空间自由运动，其位移不受限制的物：在空间自由运动，其位移不受限制的物体称为自由体。体称为自由体。约束约束：事先给定的、限制物体运动的条件称为约：事先给定的、限制物体运动的条件称为约束。对非自由体的某些位移起限制作用的周围物束。对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体也可称为约束。体也可称为约束。约束反力约束反力：约束作用于物体以限制物体沿某些方：约束作用于物体以限制物体沿某些方向发生位移的力称为约束反力或约束力、反力。向发生位移的力称为约束反力或约束力、反力。主动力主动力：约束反力以外的其它
2、力统称为主动力。：约束反力以外的其它力统称为主动力。几个概念几个概念第第 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第一章 刚体的受力分析刚体的受力分析一、柔索约束一、柔索约束 工程中钢丝绳工程中钢丝绳皮带皮带链条链条尼龙绳等都可以尼龙绳等都可以简化为柔软的绳索，简称柔索。简化为柔软的绳索，简称柔索。柔索对物体的约束反力，作用在接触点，方向柔索对物体的约束反力，作用在接触点，方向沿着柔索沿着柔索背离物体背离物体（即柔索承受拉力）。通常约束（即柔索承受拉力）。通常约束反力用反力用 或或 表示。表示。第第 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第一章 刚体的受力分析刚体的受力分析二、具
3、有光滑接触表面的约束二、具有光滑接触表面的约束 在所研究的问题中，如果两个物体接触面之间在所研究的问题中，如果两个物体接触面之间的摩擦力很小，可以的摩擦力很小，可以忽略忽略不计时，则认为接触面是不计时，则认为接触面是光滑的。光滑的。光滑接触面对物体的约束反力，作用在接触点光滑接触面对物体的约束反力，作用在接触点处，作用线方向处，作用线方向沿接触表面的公法线沿接触表面的公法线，并指向物体，并指向物体（即物体受压力）。这种约束反力称为（即物体受压力）。这种约束反力称为法向反力法向反力，用用 表示。表示。第第 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第一章 刚体的受力分析刚体的受力分析BA第第
4、 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第一章 刚体的受力分析刚体的受力分析三、光滑圆柱铰链约束三、光滑圆柱铰链约束 光滑圆柱铰链约束是由两个带有圆孔的构件并由光滑圆柱铰链约束是由两个带有圆孔的构件并由圆柱销钉连接构成。工程中有许多具体应用形式。圆柱销钉连接构成。工程中有许多具体应用形式。1.光滑圆柱销钉连接光滑圆柱销钉连接 该连接使被约束的两构件只该连接使被约束的两构件只 能绕销的轴线作相对转动。能绕销的轴线作相对转动。光滑圆柱销钉连接的约束反光滑圆柱销钉连接的约束反力必通过铰链中心，方向不力必通过铰链中心，方向不定。约束反力用定。约束反力用两个两个正交分正交分力力 来表示。来表示。
5、第第 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第一章 刚体的受力分析刚体的受力分析第第 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第一章 刚体的受力分析刚体的受力分析2.向心轴承向心轴承所受约束性质与光滑圆柱销所受约束性质与光滑圆柱销钉连接相同。钉连接相同。约束反力用约束反力用两个两个正交分力正交分力 来表示。来表示。分为向心滚动轴承和向心滑分为向心滚动轴承和向心滑动轴承。动轴承。第第 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第一章 刚体的受力分析刚体的受力分析3.固定铰链支座固定铰链支座在支座和支承面之间有在支座和支承面之间有辊轴。辊轴。4.可动铰链支座可动铰链支座 转轴轴线
6、在空间固定转轴轴线在空间固定。固定铰链支座的约束反固定铰链支座的约束反力往往力往往不能预先确定不能预先确定。可动铰链可动铰链支座对结构支座对结构沿沿支承面的运动没有限制支承面的运动没有限制，因此可动铰链支座的约因此可动铰链支座的约束反力束反力 垂直于垂直于支承支承面面。第第 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第一章 刚体的受力分析刚体的受力分析四、光滑球铰链约束四、光滑球铰链约束对于光滑球铰链约束，对于光滑球铰链约束，由于不计摩擦，并且球由于不计摩擦，并且球只能绕球心相对转动，只能绕球心相对转动，所以约束反力必通过球所以约束反力必通过球心并且垂直于球面，即心并且垂直于球面，即沿半径
7、方向沿半径方向。因为预先不能确定球与球窝接触点的位置，所以约因为预先不能确定球与球窝接触点的位置，所以约束反力在空间的方位不能确定。因此约束反力以束反力在空间的方位不能确定。因此约束反力以三三个个正交分量正交分量 表示。表示。第第 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第一章 刚体的受力分析刚体的受力分析五、链杆约束五、链杆约束链杆链杆：两端用光滑铰链与其它物：两端用光滑铰链与其它物 体相连且不计自重的刚性直杆。体相连且不计自重的刚性直杆。二力杆二力杆：只受两个力作用并且平：只受两个力作用并且平衡的构件。衡的构件。ABC二力杆二力杆第第 3 节节 约束和约束反力约束和约束反力 第一章第
8、一章 刚体的受力分析刚体的受力分析五、链杆约束五、链杆约束链杆链杆：两端用光滑铰链与其它物：两端用光滑铰链与其它物 体相连且不计自重的刚性直杆。体相连且不计自重的刚性直杆。在机械工程应用中，要对实际约束的构造在机械工程应用中，要对实际约束的构造及性质进行全面考虑，抓住及性质进行全面考虑，抓住主要矛盾主要矛盾，忽略次要因，忽略次要因素，将其近似地简化为相应的素，将其近似地简化为相应的典型约束形式典型约束形式，以便，以便计算分析。计算分析。注意注意二力杆二力杆：只受两个力作用并且平：只受两个力作用并且平衡的构件。衡的构件。链杆对物体的约束反力也必链杆对物体的约束反力也必沿着沿着链杆轴线链杆轴线，指向，指向不能预先确定不能预先确定。