约束和约束力

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绳索
链 条
皮带——
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约束与约束反力简介
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常见约束类型及反力方向的确定 由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束
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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。
T
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常见约束类型及反力方向的确定 由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束
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常见约束类型及反力方向的确定 理想光滑面约束 （公法线上）
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特点：两个物体相接触，接触面光滑 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
FN
FN
FN
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常见约束类型及反力方向的确定 理想光滑面约束 （公法线上）
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光滑接触面约束实例
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常见铰链：
铰
铰
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常见约束类型及反力方向的确定 光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）
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忽略孔间的摩擦时，约束力过接触点沿径向方向。 A
FA
A
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。
FA
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
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常见约束类型及反力方向的确定
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约束反力特点：
① 大小常常是未知的；
② 方向总是与约束限制的物体的位移方向相反； ③ 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； ④ 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。
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常见约束类型及反力方向的确定 活动铰链支座（滚动支座）
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简图：
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 。 或：
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常见约束类型及反力方向的确定 固定端约束
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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。
位移受限制的物体叫非自由体。
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常见约束类型及反力方向的确定
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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(Constraint Force) ：约束给被约束物体的力叫约束反力。
约束反力的方向必与该约束所 能够阻碍的位移方向相反，大小通 常是未知的。
N1 G G
N2
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常见约束类型及反力方向的确定
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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。
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约束类型及力的确定
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F1
F’1
F2
F’2
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。
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常见约束类型及反力方向的确定 由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束
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A
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常见约束类型及反力方向的确定 光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）
机械设计基础之
静 力 学 模 块
约束与约束反力
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约束类型及力的确定
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常见约束类型及反力方向的确定
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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) ：
凸轮传动 齿轮传动
C
A
B
点线接触
线线接触
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常见约束类型及反力方向的确定 理想光滑面约束 （公法线上）
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P P
FN
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常见约束类型及反力方向的确定 理想光滑面约束 （公法线上） 主动轮
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从动轮
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常见约束类型及反力方向的确定 由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束
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圆柱铰链
A、B互为 约束与被 约束体
销 钉 A
简化图
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常见约束类型及反力方向的确定 光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）
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物体间可相对转动，但不能沿孔的径向移动。
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常见约束类型及反力方向的确定 光滑圆柱铰链约束（中间铰链约束）
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常见约束类型及反力方向的确定 固定端约束
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特点:物体的一端插入到墙体等不动物体 中,既不能发生相对移动,也不能发生相对
转动。
约束反力：两个相互垂直的力和一个力偶。
课件 制作
作
业：
1
课后练习
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Baidu NhomakorabeaOGO
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常见约束类型及反力方向的确定 固定铰链支座（铰支座）
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简化图
工 程 实 例
受力图（同光滑圆柱铰链）
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常见约束类型及反力方向的确定 活动铰链支座（滚动支座）
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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。
FAx FAy
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常见约束类型及反力方向的确定 固定铰链支座（铰支座）
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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
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常见约束类型及反力方向的确定 固定铰链支座（铰支座）
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常见约束类型及反力方向的确定 固定铰链支座（铰支座）