运动副及其类型、约束力与受力图PPT课件

1、第一章 物体的受力分析与平面机构概述,第一节 运动副及其类型、约束力与受力图,一、构件的自由度,一个构件作独立运动的可能性自由度。 平面自由构件有三个自由度 1. 沿x方向移动 2. 沿y方向移动 3. 在平面（xoy）内转动,一、构件的自由度,空间自由构件有六个自由度 1. 沿x方向移动 2. 绕x轴转动 3. 沿y方向移动 4. 绕y轴转动 5. 沿z方向移动 6. 绕z轴转动,二、运动副与约束,1. 运动副与约束 运动副：构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接触）就称为运动副。 运动副元素：两构件上直接参加接触构成运动副的部分,发动机 运

2、动副,连杆与曲轴,活塞与气缸,二、运动副与约束,二、运动副与约束,1. 运动副与约束 当两个作平面运动的构件组成运动副之后，由于受到约束，相应的自由度也随之减少。 根据运动副中两构接触形式不同，运动副可分为低副和高副,2. 运动副类型及其特性,1）低副：低副是指两构件之间作面接触的运动副。按两构件的相对运动情况，可分为： 1）转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。 2）移动副：只允许两构件作相对移动,1）转动副,两构件在接触处只允许作相对转动。 转动副约束了沿x、y轴向移动的自由度，保留了一个转动的自由度,x,y,z,固定铰链,1）转动副,两构件在接触处只允许作相对转动。 转动副约束了沿

3、x、y轴向移动的自由度，保留了一个转动的自由度,x,y,z,固定铰链,2）移动副,两构件在接触处只允许作相对移动。由滑块与导槽组成的运动副。 移动副约束了沿一轴（y）方向的移动和在平面内两个转动自由度，保留了沿另一轴方向移动的自由度,x,y,z,2. 运动副类型及其特性,2）高副：高副是两构件之间作点或线接触的运动副。 高副则只约束了沿接触处公法线方向移动的自由度，保留了绕接触处的转动和沿接触处共切线方向移动的两个自由度,2）高副,高副则只约束了沿接触处公法线方向移动的自由度，保留了绕接触处的转动和沿接触处共切线方向移动的两个自由度,2）高副,2）高副,凸轮副,齿轮副,3. 约束类型与约束力分

4、析,约束：能限制某些物体运动的其它物体。 约束力：约束对物体的作用。 约束力的作用点是约束与物体的接触点 约束力的方向总是与该约束所能限制的运动方向相反 约束力的大小总是未知的。在静力学中可以利用相关平衡条件求出约束力,3. 约束类型与约束力分析,3. 约束类型与约束力分析,3. 约束类型与约束力分析,3. 约束类型与约束力分析,3. 约束类型与约束力分析,3. 约束类型与约束力分析,小结： 1. 自由体和非自由体 2. 运动副的形成与特征 3. 运动副的类型及其对自由度的限制 4. 约束的概念 5. 约束的类型及各自的特性 作业：1-1,三、受力分析与受力图,一）研究对象 在解决实际工程问题

5、时，需要根据已知力，利用相应平衡条件，求出未知力。为此，需要根据已知条件和待求的力，有选择地研究某个具体构件或构件系统的运动或平衡。这一被确定要具体研究的构件或构件系统称为研究对象,三、受力分析与受力图,二）受力图 对研究对象进行分析研究时，要将它从周围的物体中分离出来，并画出其受力图。我们就将这种因解除了约束，而被人为认为成自由体的构件称为分离体。将分离体上所受的全部主动力和约束反力以力矢表示在分离体上，如此所得到的图形，就称为受力图,三、受力分析与受力图,三）受力分析及画受力图的一般步骤 恰当地选取研究对象，正确地画出构件的受力图是解决力学问题的关键。 画受力图的一般步骤为 1据题意确定研

6、究对象，并画出研究对象的分离体简图。 2在分离体上画出全部已知的主动力。 3在分离体上解除约束的地方画出相应的约束反力,三、受力分析与受力图,四）举例讲解 （例1-1,1、明确研究对象，画出研究对象的分离体简图,2、画出全部已知的主动力,3、解除约束，画出相应的约束反力,三、受力分析与受力图,四）举例讲解 （例1-2,三、受力分析与受力图,四）举例讲解 （例1-3） 1）分解各物体 2）整体物系,三、受力分析与受力图,四）举例讲解 （例1-3） 分解各物体,三、受力分析与受力图,四）举例讲解 （例1-3） 分解各物体,三、受力分析与受力图,四）举例讲解 （例1-3） 分解各物体,三、受力分析与

7、受力图,四）举例讲解 （例1-3） 整体物系,三、受力分析与受力图,四）举例讲解 （例1-3,三、受力分析与受力图,五）要点归纳 画受力图的过程中必须注意以下事项： 1首先必须明确研究对象，并画出分离体，可能是单体，也可能是物体系统。分离体的形状和方位须和原物体（系）保持一致,三、受力分析与受力图,三、受力分析与受力图,五）要点归纳 2在分离体上要画出全部主动力和约束力，不能多画也不能少画，每一个力都必须明确是哪一个施力物体施加给研究对象的，不能凭空想象，也不可能漏掉,三、受力分析与受力图,三、受力分析与受力图,五）要点归纳 3在画约束力时，必须严格按照约束性质画出，不能随意取舍。 4画物体受力图时，必须注意区分一对平衡力是对应单个物体的，而作用力与反作用力的关系是指作用于两个物体的,三、受力分析与受力图,三、受力分析与受力图,五）要点归纳 5画受力图时，要注意应用二力平衡公理，要利用二力构件，先行确定可确定的力的方向。 6利用三力平衡汇交原理,三、受力分析与受力图,三、受力分析与受力图,五）要点归纳 7在画物体系统受力图时，内力不能画出。如果所取的分离体是由某几个物体组