约束及约束反力.doc

科 目机械基础执教教师罗昔红课 时2班 级15汽1、2学生姓名节 次3,4课 题约束及约束反力学习目标1、了解相关的基本概念;2、 掌握几种常见的约束；3、能运用约束的性质分析约束反力，解决问题；学习重点1、约束的性质 2、约束反力 学习难点运用约束的性质分析约束反力学习程序导学笔记一、 约束与约束反力的基本概念 自由体：位移不受限制的物体 ，非自由体：位移受限制的物体。约束：指对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。该物体的约束反力：约束限制物体运动的力。 主动力：能够使物体产生运动趋势或运动的力，（如重力、拉力、推力。）被动力：阻碍物体运动或运动趋势的力，（约束反力是阻碍物体运动的力，属被动力。）确定约束反力有如下原则：(1)约束反力的作用点就是约束与被约束物体的相互接触点或相互连接点；(2)约束反力的方向与该约束所阻碍的运动趋势方向相反；(3)约束反力的大小可采用平衡条件计算确定。 二、 几种常见的约束及约束反力1、 柔性约束：绳、链条、胶带等此类约束的特点是：柔软易变形，只能承受拉，不能承受压，不能抵抗弯曲。柔性约束只能限制非自由体沿约束伸长方向的运动而不能限制其它方向的运动。因此，柔性约束的约束反力只能是拉力。反力作用在与非自由体的接触点上。约束反力的方向：沿绳背离物体或沿轮缘而背离物体。用T表示2、 理想光滑面约束：反力方向：沿接触面的公法线而指向物体。用N表示为了研究问题方便，我们经常忽略两个相互接触物体表面间的摩擦，从而就可认为它们间相互的约束为光滑面约束。这类约束的特点是：无论两物体间的接触面是平面还是曲面，只能承受压而不能承受拉，只能限制物体沿接触面法线方向的运动而不能限制物体沿接触面切线方向的运动。因此光滑面约束的约束反力必须垂直于接触处的公切面，而指向非自由体。此类约束反力称为法向反力。下图a表示重力为G的圆柱置于V型架上，两物体接触于A、B两点。V型架作用于圆柱的反力为FNA、FNB，它们分别沿接触点处的公法线指向圆柱，如图b。V型架所受圆柱的作用力、，如图c所示。其中FNA与， FNB与互为作用力与反作用力。3、铰链约束： 光滑圆柱铰链约束：反力方向：不能预先确定，通常用两个正交分力来表示。（学生画出受力图） 滚动铰链约束： 约束反力：垂直于支承面且通过铰链中心。 （学生画出受力图） 球形铰链支座：用三个相互垂直的约束反力来表示。4、固定端约束：杆件一端固定，另一端县空。例：如图a和b所示，车刀与工件分别夹持在刀架和卡盘上，都是固定不动的。 a) b) c) （教师分析）以上所述工程实例都可归结为一杆插入固定面的力学模型。 约束反力：通常用两个正交分力和一个力偶来表示。如图所示，因为固定端既限制了非自由体的垂直与水平移动，又限制了非自由体的转动，故此在平面问题中。约束反力用两个正交分力和一个力偶来表示。注：约束反力总是作用在被约束物体与约束物体的接触处其，方向总是与该约束所限制的运动方向相反。课堂练习：（见试卷）小结：了解相关的基本概