1-4约束与约束力

§1-4约束与约束力课时计划：讲授3学时教学目标：理解约束与约束力的概念；能够正确判断约束的类型；根据约束类型绘制出不同的约束力。教材分析:重点为约束及约束反力的概念；难点为工程中常见的约束类型及约束力的画法。教学设计：本节课的主要内容是通过具体的工程实例引出工程中类型绘制出不同的约束力。1教本节课的主要内容：通过实例引出约束与约束力的概约束。并且会判断这两种约束的约束力。1.约束与约束力的概念如图1-25a所示的轮轴，在齿轮啮合力、带拉力以及自动，必须把它安装在支座上（图1-25b。轮轴的运动受到这两个支座的限制，即支座约束了轮轴1-25c，这些力称为“约束力体的限制，这些物体就是约束。之，能使构件运动的力称为主动力。约束力的作用点在构件与约束的接触处，其方向主要取决于约束的类型。机械工程中常见的约束可以分为以下六种活动铰链约束和固定端约束。1.柔索约束柔软的绳索、链条、胶带等都属于柔索约束。如图D直线段的绳索，不能承受压力，只有受c拉力才能平衡（图1-26c在它和绳索连接处，约束力的方向一定和该端绳索的受力方向相反（图1-26b、d。所以柔索约束力总是沿着绳索的中心线，使物体受到拉力。1-27柔索约束力，总是沿着绳索中心线的拉力。1-28拉力，其作用点在带与轮缘的相切点。在受力图中，一般用字母F 或F表示柔索约束的绳带拉T t力。作用在接触点，方向沿着绳索背离物体。2.光滑面约束存在摩擦力，或者接触面的摩擦力很小，可以略去不计，这样的约束都是光滑面约束。用力，只有公法线方向的相互压力。故光滑面的约束力方向总是沿着接触面的公法线，使物体受到压力。半径重合，约束力作用线总是通过接触点和圆心的连线。触点重合的极小圆弧，约束力作用线沿着另一个物体轮廓线在接触点的法线。图1-25轮轴支座A上的圆孔没有钻通（图1-31b是止推滑动轴承。在良好的润滑条件下，轮轴左端面受到支座圆孔底部光滑面的约束力（图1-31c。在受力图中，一般用字母FN和Fn力。作用在接触点处，方向沿接触表面的公法线，并指向受力物体。另外，两齿轮啮合传动时（图1-32a，啮合力也是沿着接触面的公法线（图1-32b所以将啮合力与两轮分度圆公切线的夹角称为压力角。课堂练习：画圆球的受力图。教学反思：握约束的分类，并能够根据约束类型判断约束力的方向。尤其是本次课所设计的柔索约束和光滑面约束，应该在理解的基础上进行约束力的判断。2教学内容：面约束，并学习另外两种类型的约束，即固定铰链约束和二力杆约束。固定铰链约束以相对转动，在被连接的两个构件上，圆孔、销钉的位置都是固定的，这就构成了固定铰链约束。例如门、窗的活页就是一种铰链。1-33支架上，就构成了固定铰链支座约束。1-34是一种典型的铰链结构。束（图1-33c，图1-34c，约束力作用线沿着接触面的公法线，即圆孔中心和钉、孔接触点的连线。由于构件的受力不同，圆孔和销钉接触点的位置不同，约束力的方向也不同（图1-33d，图1-34d，其作用线一定通过铰链中心。根据力的平行四边形法则，固定铰链的约束（1-33e，1-34e。1-25B滑动轴承。圆孔内壁对轴的约束，实质就是固定铰链约束。F、F表示固定铰链（约束）的两x y个分力。二力杆约束1-36aCD端铰链处的受力小得多，自身重量可以略去不计，该杆件只在铰链C根据平衡条件可知，二力杆的两端受力一定是大小相着两端铰链中心连线。ABCC（图1-36c约束力的作用线也是沿着二力杆两端铰链中心连线，但杆件可能受拉，也可能受压，故二力杆约束力总是沿着二力杆两端的铰链中心连线，指向待定。1-371-40计。1-37CDABC1-38BC在孔C1-39B1-40B本节课的主要内容是固定铰链约束和二力杆约们约束力的指向是待定的。3教学内容：和固定端约束。活动铰链约束在桥梁、屋架等结构中经常采用活动铰链装置，如图1-41a轮1-41b约束。链支座的约束力总是通过铰链中心，垂直于支撑平面，指向待定。1-43a约束，约束力作用线和槽的侧面垂直，指向待定。固定端约束1-44a固定端可以限制杆件任何方向的移动和转动，即相当于任何方向的一个约束力和一个约束力偶。故固