约束与约束反力
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1.3约束的基本类型与约束反力· 自 由 体 可以任意运动(获得任意位移)的物体 约束施加于被约束物体的力(是被动力)· 约 束 限制物体运动的周围物体· 大 小 常常是未知的· 非自由体 运动(位移)受到某些限制的物体 约 束· 方 向 总是与约束所限制的物体的运动方向相反 · 作用点 在物体与约束相接触的那一点一、基本概念约 束 力TF1F 2F 由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束。
绳 索胶 带【注意】柔索只能受拉力,所以它们的约束力是作用在接触点处,方向沿柔索背离被约束物体。
二、约束常见类型1. 柔体约束1F 2F 【注意】胶带对轮的约束力沿轮缘切线方向,为拉力。
3F 4F 1F2F3F 4F 1. 柔体约束1. 柔体约束约束特性:只能阻碍被约束物体沿柔索伸长的方向,即只能承受拉力,而不能抗压。
约束反力:通过柔索和被约束物体的接触点,沿柔索本身而背离被约束的物体,只能是拉力。
NF NF NF 法线法线法线由完全光滑的刚性接触面表面构成(忽略摩擦)。
2.光滑接触面约束约束特性: 只能阻碍被约束物体沿着接触点公法线向约束内部的位移,而不能阻碍物体沿接触点切线方向的位移。
约束反力: 作用于接触点处,方向沿接触点的公法线而指向被约束体,为压力。
法向约束力F N O切线公法线F N2.光滑接触面约束有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)BACABCAF BF CF 【思考题】2.光滑接触面约束将两个构件钻有同样大小的孔,并用圆柱销钉穿入圆孔,将两个物体连接起来。
ACBF/ACyF/ACx F/ABxF/AByF ACyF ACxBAF AByF ABxCA【注意】两个构件之间并没有直接接触,而是构件AB的销钉孔和销钉,销钉和构件AC的销钉孔直接接触。
而销钉同时受到两构件的作用力而平衡。
3.光滑圆柱铰链约束约束特性:被约束构件只能绕销钉轴线转动和沿销钉轴线方向的移动,但不能在与销钉轴线相垂直的任何方向上运动(即沿径向)。
日期
重点
图1 图2
绳索、链条、皮带等属于柔索约束。
理想化条件:柔索绝对柔软、无重量、无粗细、不可伸长或缩短。
由于柔索只能承受拉力,所以柔索的约束反力作用于接触点,方向沿柔索的中心线而背离物体,为拉力。
如图1和图2所示。
2、光滑接触面约束
3 图4
当物体接触面上的摩擦力可以忽略时,即可看作光滑接触面,这时两个物体可以脱离开,也可以沿光滑面相对滑动,但沿接触面法线且指向接触面的位移受到限制。
所以
触面约束反力作用于接触点,沿接触面的公法线且指向物体,为压力。
如图3和图4
图5
工程上常用销钉来联接构件或零件,这类约束只限制相对移动不限制转动,且忽略销钉与构件间的磨擦。
若两个构件用销钉连接起来,这种约束称为铰链约束,简称铰连接或中间铰,图5-a所示。
图5-b为计算简图。
铰链约束只能限制物体在垂直于销钉轴线的平面内相对移动,但不能限制物体绕销钉轴线相对转动。
如图5-c所示,铰链约束的约束反力作用在销钉与物体的接触点D,沿接触面的公法线方向,使被约束物体受压力。
但由于销钉与销钉
图8
在固定铰支座和支承面间装有辊轴,就构成了辊轴支座,又称活动铰支座,如图
示。
这种约束只能限制物体沿支承面法线方向运动,而不能限制物体沿支承面移动和相对于销钉轴线转动。
所以其约束反力垂直于支承面,过销钉中心指向可假设。
如图8-b和图。