第七章 受力分析

1、受力分析与受力图受力分析与受力图从运动角度，对以上的的物体进行分类？自由体能够在空间沿任何方向完全自由的运动的物体。（位移不受限制的物体）非自由体运动在某些方向上受到了限制而不能完全自由的运动的物体。（位移受限制的物体）为什么物体运动会受到限制？受到了什么的限制？限制非自由体运动的物体，称为约束。我们把约束对物体产生的反作用力称为约束约束反力反力或者约束力约束力。约束反力与物体运动的方向相反，使物体产生运动或者运动趋势的力叫主动力主动力。约束要限制物体运动要承受物体对它的作用力它对物体必然要产生反作用力p主动力与约束力的区别 在物体上，除约束反力以外的力，即能主动引起物体运动或使物体产生运动趋

2、势的力，称为主动力。例如，重力、风力、水压力、土压力、推力、拉力等都是主动力。它们都是促使物体运动或有运动趋势的力。主动力在工程中也称为荷载。 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；作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：约束反力特点：GGN1N2约束的分类约束的分类柔性约束：绳子、钢丝绳、 皮带、链条等刚性约束光滑接触约束：如齿轮、凸轮接触光滑铰链约束：分中间铰、固定铰和活动铰固定端约束：如外伸梁轴承约束：向心轴承、推力轴承常见约束类型及约束反力确定FT1、柔性约束 由由柔软而不计自重的绳索、链条、传动带等形成的柔软而不计自重的绳索、链条、传动带等形成的约束称为约

3、束称为柔体约束。柔体约束。 第一章汽车常用构件力学分析柔性约束柔性约束第一章汽车常用构件力学分析柔性约束柔性约束只能限制物体沿柔体伸长方向的运动,只能受拉，不能受压。柔性约束反力确定:作用于触点,沿柔体中心,背离被约束物体约束反力符号：本书柔性约束反力用 FT表示柔性约束的特点：柔性约束直杆的受力柔性约束实例绳子绳子G杆F1F2FT1FT2约束特点: 只能限制沿接触点的法线方向趋向支承面的运动约束反力的确定： 通过接触点，沿着接触面公法线方向，指向被约束的物体，即物体受压。 光滑接触的约束反力通常用N 表示。刚性约束2 2、光滑接触面约束、光滑接触面约束 两个相互接触的物体，如果接触面上的摩擦

4、力很小而略去不计，那么由这种接触面所构成的约束，称为光滑接触面约束。（接触面摩擦力很小可忽略不计时）（接触面摩擦力很小可忽略不计时）第一章汽车常用构件力学分析刚性约束刚性约束第一章汽车常用构件力学分析刚性约束刚性约束第一章汽车常用构件力学分析光滑接触约束实例光滑接触约束实例3 3刚性约束刚性约束第一章汽车常用构件力学分析光滑接触约束实例刚性约束刚性约束组成及特点： 两物体分别钻有直径相同的圆柱形孔，用一圆柱形销钉连接起来，在不计摩擦时，即构成光滑圆柱形铰链约束，简称铰链约束。3.光滑铰链约束（简称铰链约束）图图1-27 1-27 光滑铰链光滑铰链第一章汽车常用构件力学分析刚性约束刚性约束第一章

5、汽车常用构件力学分析刚性约束刚性约束第一章汽车常用构件力学分析光滑铰链约束实例光滑铰链约束实例3 3刚性约束刚性约束铰链约束反力用两个铰链约束反力用两个 X X、Y Y方向的正交分力方向的正交分力F FX X、F FY Y来表来表示示光滑铰链约束刚性约束刚性约束铰链约束分类铰链约束分类光滑铰链约束（简称铰链约束）连接铰链（中间铰）固定铰链支座活动铰链支座球型铰链支座（空间约束）结构特点：如图示，用销钉联接两有孔零件，两被联接件均可绕销轴转动，例如发动机中连杆与活塞、连杆与曲轴的联接约束特点：两零件均可相对转动又互相制约约束反力在确定：其约束反力用过销轴中心的两个正交的分力FX、和FY表示，如图

6、下所示。1）连接铰链（中间铰）yx 曲柄滑块机构曲柄滑块机构11活塞销活塞销 22气缸气缸 33活塞活塞 44轴轴承承 55曲轴曲轴 66连杆连杆约束特点约束特点：如果中间铰链中的构件之一与地基或机架相连，便构成固定铰链支座如图1-19所示。约束反力的确定约束反力的确定：约束反力通过销轴中心，方向随主动力方向而不同，用过销轴中心的两个正交的分力FX、FY表示。 2）固定铰链支座x第一章汽车常用构件力学分析固定铰链支座固定铰链支座第一章汽车常用构件力学分析三种形式固定铰链支座的计算简图FFq约束特点：约束特点：在铰链支座的底部安装一排滚轮，可使支座沿固定支承面移动，只能限制构件离开和趋向支承面的

7、运动。在工程结构中经常采用这种约束。目的是适应构件变形。计算简图如下：3）活动铰链支座q约束反力的确定约束反力的确定：其约束反力通过铰链中心：其约束反力通过铰链中心且必垂直于支承面。且必垂直于支承面。3）活动铰链支座y约束特点：约束特点： 限制了平面内所有可能的运动（被约束构件既不能移动和也不能转动）。4、固定端约束固定端约束约束反力的确定：约束反力的确定： 固定端约束能限制物体沿任何方向的移动，也能限制物体在约束处的转动。所以，固定端A处的约束反力可用两个正交的分力FAX、FAY和力矩为M的力偶表示。xyFPFFA静力分析要解决的两个问题： 1）确定研究对象 2）确定研究对象上所受的力（受力

8、分析） 研究对象往往为非自由体，为了清楚地表示物体的受力情况，需要把所研究的物体从与它周围相联系的物体中分离出来，单独画出该物体的轮廓简图，使之成为分离体。 分离体：解除约束后的自由物体。物体的受力分析和受力图例 : 一重为G的球体A，用绳子BC系在光滑的铅垂墙壁上，试画出球体A的受力图。GADBCGADBFTFN例 : 一重为G的球体A，用绳子BC系在光滑的铅垂墙壁上，试画出球体A的受力图。GADBC受力图：受力图：在分离体上画上它所受的全部主动力和约束反力，就称为该物体的受力图。画受力图步骤画受力图步骤：画受力图是解平衡问题的关键，画受力图的一般步骤为：）根据题意确定研究对象，并画出研究对

9、象的分离体简图。）在分离体上画出全部已知的主动力。）在分离体上解除约束的地方画出相应的约束反力。受力图研究对象的选取既可以是单个物体也可以是几个物体组成的系统（物系）内力与外力 如果所取的分离体是由某几个物体组成的物体系统时，要注意分清“内力”和“外力”:外力系统以外物体对物体系统的作用力内力系统内物体间相互作用的力画分离体的受力图o 注意：取物体系统为研究对象画受力图时，只画外力，而不画内力。 yqE A C (a) B D xqG题略题略例1FG题略题略例1FGGFFTFTFYFX例2ABDGO例2ABDABGODGOPFTFDFAFEFD重量为G的均质杆AB，其B端靠在光滑铅垂墙的顶角处

10、，A端放在光滑的水平面上，在点D处用一水平绳索拉住，试画出杆AB的受力图。例3FBFAFDG（略）画（略）画ABAB梁的受力图。梁的受力图。例 4（略）画AB梁的受力图。例 4FAyFAxFBG力是物体间相互的机械作用，物体所受每一个力均应清楚哪个是施力物体，以免多画或漏画力应严格区分约束反力类型注意运用“作用力与反作用力”公理来判断和检查柔性约束的约束反力只能是拉力不会是压力特别注意运用“二力构件”来进行受力分析画分离体的受力图的注意事项物体系统中每个物体的受力分析方法和单个物体分析方法相同，但应注意以下几点：物系受力分析时往往需要画整体受力图画单个物体受力图时，注意作用与反作用力的关系。注

11、意判断二力构件（二力杆）。二力构件一般不作为单个物体画独立受力图。物系受力图折梯如图所示，C处为光滑铰链，D，E两点用水平绳连接，地面光滑，K点作用一铅直力F，自重为G，试分别画出左，右两部分受力图。 例 5 解：1. 分别取左，右两部分为研究对象，并将其单独画出；2. 画出主动力：F，G 3.画约束反力：A，B处为光滑接触，FA，FB铅直向上；D，E处为绳约束，FTD，FTE 水平受拉；C处为光滑铰链，用FC表示，或用两正交分力FCX，FCY表示，如图所示：例 5FAFTFT FCYFCXFCXFCY FBGGF例 6公法线公法线第一章汽车常用构件力学分析 yqE A C (a) B D xq课堂练习:画出下图中各构件的分离体受力图G y E A C B D x FBFAYFTFAXG物系整体受力图物系整体受力图 yqE A C (a) B