约束和约束力

1、,机械设计基础之,静,力,学,模,块,约束与约束反力,约束与约束反力,约束类型及力的确定,约束与约束反力简介,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,自由体(Free Body) ：位移不受限制 的物体叫自由体。,非自由体(Non-free Body) ： 位移受限制的物体叫非自由体。,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,约束反力(Constraint Force) ：约束给被约束物体的力叫约束反力。,约束(Constraint) ：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。 （这里，约束是名词，而不是动词的约束。）,约束反力的方向必与该约束所能够阻碍的位移方向相

2、反，大小通常是未知的。,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介, 大小常常是未知的； 方向总是与约束限制的物体的位移方向相反； 约束反力阻止物体运动的作用是通过约束与物体相互接触来实现的，因此它的作用点在物体与约束相接触的那一点； 约束反力取决于约束本身的性质、主动力和物体的运动状态。,约束反力特点：,G,除约束力外，非自由体上所受到的所有促使物体运动或有运动趋的力，称为主动力。 约束力是由主动力引起的，故它是一种被动力。,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,约束与约束反力,约束类型及力的确定,约束与约束反力简介,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,1,理

3、想光滑面约束 （公法线上）,约束反力： 作用在接触点处，方向沿接触面公法线，指向受力物体,特点：两个物体相接触，接触面光滑,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,1,理想光滑面约束 （公法线上）,光滑接触面约束实例,点线接触,线线接触,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,1,理想光滑面约束 （公法线上）,P,P,FN,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,1,理想光滑面约束 （公法线上）,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,2,由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,2,由柔软的绳索、链条或皮带构

4、成的约束,绳索类只能受拉，所以它们的约束力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,2,由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束,链条或皮带也只能承受拉力。当它们绕在轮子上，对轮子的约束力沿轮缘的切线方向。,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,2,由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,3,光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）,圆柱铰链,销钉,A、B互为约束与被约束体,A,简化图,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,3,光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）,物体间可相对转动，但不能沿孔的径

5、向移动。,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,3,光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）,常见铰链：,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,3,光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）,A,忽略孔间的摩擦时，约束力过接触点沿径向方向。,因接触点位置与主动力有关，所以约束力方向未定，一般用正交分力表示。,大小：由主动力确定,方向：未定,作用线：沿接触处半径 过销中心,常正交分解,A,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,4,固定铰链支座（铰支座）,将光滑圆柱铰链其中一构件固定而得,光滑圆柱铰链,固定铰支座,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,4,固定铰链支座

6、（铰支座）,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,4,固定铰链支座（铰支座）,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,4,固定铰链支座（铰支座）,简化图,受力图（同光滑圆柱铰链）,工程实例,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,5,活动铰链支座（滚动支座）,结构图,为圆柱铰链与光滑接触面的复合约束。,物体可绕圆柱铰链转动和沿光滑接触面方向移动，但不能沿接触面法线方向移动。,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,5,活动铰链支座（滚动支座）,简图：,或：,约束阻碍物体沿与支承面垂直的方向运动，其约束力通过销钉中心垂直于支承面，指向待定 。,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,6,固定端约束,固定端约束，既阻碍被约束物体在该平面内沿任何方向移动，又阻碍被约束物体绕固定端在该平面内转动，如图。,常见约束类型及反力方向的确定,约束与约束反力简介,6,固定端约束,特