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第四节 常见约束及受力图

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第四节-常见约束及受力图PPT课件

第四节-常见约束及受力图PPT课件

固定铰链支座动画
固定铰链支座动画一
.
13
固定铰链支座符号表示方法
.
14
2）中间铰
概念：当圆柱销联接的两个构件不固定，通常就称为中间铰。
特点：只限制了构件孔端的任意移动，不限制构 对转动。 图示表示方法：
件绕销孔端的相
约束力的方向：（固定铰链和中间铰）的约束力，通常用两个正交的分力 FNX、FNY表示。
.
5
1.柔性约束
柔性约束 实例一
1）概念：由绳索、胶带、链条等所组成的约束为柔性约束。 特点：这种约束只能限制沿物体沿柔索伸长方向的运动。 即：只能承受拉力，不能承受压力。
2）约束力方向：沿柔体的中线，背离被约束物体。常用符号FT
表示。
3）实例分析
皮带传动
.
6
(3)实例分析
.
7
2.光滑面约束
（活动铰支座动画） （活动铰支座实例）
固定铰链支座动画
.
17
活动铰链支座的几种力学模型及约束力表示：
（例题）
.
18
F
A
C
B
α
图1-26 杆AB的受力图 答案
.
19
FNAX
A FNAY
F
C
B
FNB α
.
20
4）固定端约束
概念：工程中有一种常见的基本约束，如建筑物上的阳台、插入 墙壁的电风扇托架、镗刀的刀杆和固定在刀架上的车刀等，这些约
均称为固定端约束。
（固定端约束实例一） （固定端约束实例二）
.
21
固定端约束的力学模型及约束力表示：
F
A
B
F
F
A
NAX

运动副及其类型约束力与受力图PPT课件

运动副及其类型约束力与受力图PPT课件
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
学问题的关键。 ❖ 画受力图的一般步骤为 ❖ 1．据题意确定研究对象，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
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
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。
二、运动副与约束 活塞与气缸
发动机 运动副
连杆与曲轴
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
大小未知
约束力通过铰链 的正交分
中心，大小、方 向均未确定。其

建筑力学基础知识—约束与约束反力,受力图绘制

建筑力学基础知识—约束与约束反力,受力图绘制

1.1约束与约束反力
1. 新课导入
计算工程实际问题的过程
实际对象→力学模型→ 数学模型→计算
• 力学模型的合理性直接决定计算结果的正确性，因此模型的概念和建立力学 模型的思想是力学教学的一个重点。
• 今天我们通过物体间的接触与连接方式的简化来体会建模思想和建模过程。
1. 新课导入
自由体 可以在空间任意运动、不受 限制的物体
2.探索研究——约束类型与反力
（二）光滑接触面约束 • 工程实例分析（2）
N
N
N
2.探索研究——约束类型与反力
（三）链杆约束 • 两端各以铰链与其他物体相连接且中间不受力(包括物体本身的自重) 的直杆称为链杆。
➢ 约束反力特点：链杆可以受拉或者是受压，但不能限制物体沿其他方向 的运动和转动，用F表示。
2.探索研究——约束类型与反力
（一）柔体约束（绳索约束）
• 由柔软而不计自重的绳索、链条、传动带等形成的约束，称为柔体约束。
➢ 约束反力特点：只能限制物体沿着柔体的中心线的运动，只能承受拉力， 用T或者FT表示
➢ 作用点：连接点或假设截割处 ➢ 反力方向：其方向沿着柔索的中心线而背离物体
2.探索研究——约束类型与反力
➢ 作用点：接触点 ➢ 反力方向：总是沿着链杆的轴线方向，指向不定 。
2.探索研究——约束类型与反力
（三）链杆约束 • 工程实例分析
C A
B
B
FB
FA
A
2.探索研究——约束类型与反力
（四）圆柱铰链约束 • 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。
2.探索研究——约束类型与反力

静力学基本概念与物体的受力分析.pptx

静力学基本概念与物体的受力分析.pptx
原力系对刚体的作用效应。 推论1：力的可传性。 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变
该力对刚体的效应。
力的可传性原理不适应于研究物体的内效应；
16
公理3 力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可合成一
个合力，此合力也作用于该点，合力的 大小和方向由以原两力矢为邻边所构成 的平行四边形的对角线来表示。
和弯曲作用，只能限制物体沿柔性体伸长的方向运动。 结论：绳索类只能提供拉力，所以它们的约束反力是作
用在接触点或联接点，方向沿绳索背离所研究的物体。
T
P
P
S1 S'1
S2 S'2
24
2.光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计)
约束特点：不论支承接触表面的形状如何， 只能承受压力，不能承受拉力。
结论：约束反力作用在接触点处，方向沿 公法线，指向受力物体为压力；
B
雨搭
32
一、受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即
选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基 本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的 受力分析。 作用在物体上的力有： 一类是:主动力,如重力,风力,气体压力等。 二类是：被动力，即约束反力。 外力与内力的相对性： 外力：是指物系外的物体与物体间的作用力； 内力：是指物系内部各物体相互间的作用力。
变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。 公理5告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚
体静力学的平衡理论。
公理6 解除约束原理
当物体上任何约束解除时，可用相应的约束反力代
替。
20
小结： 静力学公理阐明了力的基本性质 二力平衡公理是最基本的力系平衡条件； 加减平衡力系公理是力系等效代换和简化的理论基础； 力的平行四边形法则则说明了力的矢量运算法则， 是力系简化的基本规则之一； 作用力与反作用力定律说明了力是物体间相互的机械 作用，揭示了力的存在形式与力在物系内部的传递方

工程力学-约束与受力分析(41张)PPT

工程力学-约束与受力分析(41张)PPT
改变原力系对刚体的作用效应。
推论1：力的可传性原理-----力的滑移定理
2020/11/1
由此可见，对刚体而言，力的三要素：方向、大小、作用线
3 力的平行四边形法则
作用于物体上同一点上的两个力，可以合成为一个合力。 合力的作 用点仍在该点，合力的大小和方向是以这两个力为边所做的平行四边形 的对角线来表示。
2020/11/1
工程力学-约束与受力分析(41张)PPT 完美版
工程力学-约束与受力分析(41张)PPT 完美版
简例1：简单刚架的受力分析
2020/11/1
工程力学-约束与受力分析(41张)PPT 完美版
工程力学-约束与受力分析(41张)PPT 完美版
简例2：悬臂吊车的受力分析
Sc YA XA
2020/11/1
(6) 固定端约束
YA MA
XA
①固定端约束反力为XA， YA和 MA(约束反力偶)。 ② XA和YA限制对象X和Y两个方向的平动，MA限制对象的自由转动。
2020/11/1
固定端(插入端)约束受力的简化 固定端(插入端)约束实例
2020/11/1
工程力学-约束与受力分析(41张)PPT 完美版
SB SB’
2020/11/1
工程力学-约束与受力分析(41张)PPT 完美版
受力图是受力分析的结论最直观的表达形式。
力学模型图
受力图
高炉上料滑车
2020/11/1
工程力学-约束与受力分析(41张)PPT 完美版
工程力学-约束与受力分析(41张)PPT 完美版
画受力图的基本步骤：
(1)取分离体：根据问题的要求确定研究对象，去掉约束，单独画出研究对象的 轮廓图形。

约束约束力力系受力图

约束约束力力系受力图

A O
B
FNB
§2-3约束、约束力、力系和受力图旳应用 文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
3. 铰链约束 (1) 光滑圆柱铰链 (中间铰链)约束
两个或两个以上物体做出相同直径旳孔并用一种 圆柱形销钉连接起来，即构成圆柱铰链（又称为中间 铰链,铰链约束）。
圆柱销与销孔 构件只能绕销轴回转中心相对转对，不能发生相对 移动。
§2-3约束、约束力、力系和受力图旳应用 文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
讨论2：若左、右两拱都考虑自重，怎样画出各受力图？
F
G2
FAx FAy
FCx FCy
F
FCx FCy
G1 FBx
FBy
G2
FAx FAy
G1 FBx
FBy
§2-3约束、约束力、力系和受力图旳应用 文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
§2-3 约束、约束力、力系和受力图旳应用 文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。 铰链约束实例
§2-3约束、约束力、力系和受力图旳应用 文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。 铰链约束实例
铰链
铰链
§2-3 约束、约束力、力系和受力图旳应用 文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
光滑圆柱铰链旳约束力
固定铰链支座约束实例：
圆柱铰链 固定铰支座
§2-3约束、约束力、力系和受力图旳应用 文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
(3).活动铰链约束
两构件与地面（或支架）旳连接是活动旳。
§2-3约束、约束力、力系和受力图旳应用 文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
A
A
A
FA
A 简图
活动铰链约束力：过铰链中心，垂直于支承面，指向 未知。

第四节常见约束及受力图演示文稿


约束构件的转动。
约束力：常用两个正交的约束分力FNAX、FNAY与一个约束力 偶MA表示。
三、构件的受力分析及受力图
1.构件的受力分析
在静力学中，受力分析是：分析所要研究的构件（研究对象） 上受到哪些作用力（包括主动力和约束力），并确定每个力的作用 位置和方向。
2.构件的受力图
1)概念:表示构件受力情况的简明图形称为受力图。 2）画受力图的一般步骤为： （1）画出研究对象的分离体简图； （2）在简图上标上已知的全部主动力； (3)在简图上标上解除约束处画上相应的约束力。
件绕销孔端的相
约束力的方向：（固定铰链和中间铰）的约束力，通常用两个正交的分力 FNX、FNY表示。
FNY
FNX （中间铰动画）
注意：
当固定铰链或中间铰链约束的是二力杆时，其约束力满足二力平衡 条件，沿两约束力作用点的连线，方向是确定的。 （实例）
B
FNB
F
B
A
C
C
FNC
BC杆为二力杆
4）活动铰链约束
FN
F'N
FNY M FNX
课堂练习
如图所示为支架结构简图，试画出杆AB与杆CD的受力图
绘制受力图应注意的事项
1.采用铅笔及绘图工具绘制受力图； 2.应将研究对象从物系中分离出来； 3.正确标注约束力的符号； 4.二力杆的约束力方向是可以确定的； 5.三力平衡汇交于一点。
1）固定铰链支座 概念：把圆柱销联接的两个构件中的一个固定起来，就称为固定铰链。 特点：只限制了构件孔端的任意移动，不限制构件绕销孔端的相对转动。
固定铰链支座动画 固定铰链支座动画一
固定铰链支座符号表示方法
2）中间铰
概念：当圆柱销联接的两个构件不固定，通常就称为中间铰。

1-3约束、约束力、力系和受力图

约束特点：只能承受拉力，不能承受压力。

约束力的方向：沿着绳索，背离物体。

光滑面约束是由光滑接触面所构成的约束。

当两物体接触面之间的摩擦力小到可以忽略约束特点：只能限制物体沿着接触面的公法线指向约束物体方向的运动。

1）固定铰链支座:圆柱销连接的两构件中，连接铰链中有一个构件与地基或机架相连。

约束特点：能限制物体（构件）沿圆柱销半径方向的移动，但不限制其转动。

约束力的方向：作用在与销钉轴线垂直的平面内，并通过销钉中心，但方向待定，工程约束特点、约束力的方向：均与固定铰链支座相同。

3）活动铰链支座:支座在滚子上可做左右相对运动，允许两支座间距离可稍有变化。

约束特点：在不计摩擦的情况下，能够限制被连接件沿着支承面法线方向的上下运动。

约束力的方向：作用线通过铰链中心，或背离物体。

4．固定端约束如图所示，窗外凉台的水平梁在约束特点：不允许被约束物体与约束之间发生任何相对移动和转动。

约束力的方向：通过A点的相互垂直的两个分力2）平面平行力系：力系中各力在同一个平面内，且各力的作用线都相互平行。

3）平面一般力系：力系中各力在同一个平面内，且各力的作用线任意分布。

四、受力图1．有关概念1）杆件：指纵向（长度方向）所示。

2）直杆：杆件的轴线是直线。

3）等截面直杆：杆件的轴线（各横截面形心的连线）是直线，且各横截面都相等，简称等直杆。

4）研究对象：我们把所研究的物体称为研究对象。

：重量为G的均质杆AD处是直角尖，试画出杆C处受到集中力F作用，A端为固定铰链支端为活动铰链支座约束，试画出梁的受力图。

约束力与受力图

n的实际方向也可以向下但一般都向10活动铰支座辊轴支座11滑槽与销钉双面约束滑槽与销钉双面约束链杆约束二力杆约束两端以铰链与其它物体连接中间不受力且不计自重的刚性直杆称链杆这种约束反力只能限制物体沿链杆轴线方向运动因此链杆的约束力必沿杆两端铰链中心连线指向不定指向或为拉力或为压力
一、概念
§1-5 约束和约束力
A
CFB
F
A
X
F
A
B
精选2021版课件
35
例2－3 三铰拱桥由左右两拱铰接而成，如图2－17a所示。 设各拱自重不计，在拱AC上作用荷载F。试分别画出拱AC和 CB的受力图。
F C
解 F
B
F
F
C
C
X
A
F A
精选2021版课件
36
例2－5 作图示系统的受力图。
XA YA FT
FK
PP
F
F
F
F
F
P
F F
作用在物体上的力有：一类是:主动力,如重力,风力,气体 压力等。二类是：被动力，即约束力。
精选2021版课件
15
物体受力分析包含两个步骤：取分离体，画受力图。 1．取脱离体：是把所要研究的物体解除约束，即解除研究
对象与其它部分的联系；
2．画受力图：在脱离体上画所有主动力；
用相应的约束力代替解除的约束，画出其简图受力图。
N1
G
G
N2
精选2021版课件
2
二、约束类型和确定约束力方向的方法：
1、柔性约束(由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束)
绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方
向沿绳索背离物体。用符号F或T表示.

第四节_常见约束及受力图.概要


例4-1
图1-30a所示的三铰拱桥，由左、右两半拱桥铰接而成，画左
半拱桥AB的受力图
答案
例1-7
图1-31a所示为内燃机主运动机构结构简图，试画出活塞
B的受力图
答案
例1-8
图1-32a所示为凸轮机构结构简图，试画出从动件AB的受力图
F A
n
D C
B
n
M
答案
F FNB A B D FND C
铁 轨
柔性约束实例
2.作用于物体上的力分为两类：
主动力：使物体产生可能运动的力
约束力：约束限制物体某种可能运动的力
方向——总是与该约束所能限制的运动或运动趋势方向相反
约 束 力
作用点——接触处
二、工程中常见的约束类型
1.柔性约束 2.光滑面约束 3.光滑圆柱铰链约束 4.固定端约束
F'N FNY
M FNX
FN
课 堂 练 习
如图所示为支架结构简图，试画出杆AB与杆CD的受力图
绘制受力图应注意的事项
1.采用铅笔及绘图工具绘制受力图；
2.应将研究对象从物系中分离出来；
3.正确标注约束力的符号； 4.二力杆的约束力方向是可以确定的； 5.三力平衡汇交于一点。
学 习 提 要
1. 通过工程实例理解约束及约束力的概念 2. 熟练掌握工程中常见约束类型及约束力的特点 3. 熟练掌握构件的受力分析及受力图的绘制
特点：只限制了构件孔端的任意移动，不限制构件绕销孔端的相对转动。
固定铰链支座动画 固定铰链支座动画一
固定铰链支座符号表示方法
2）中间铰
概念：当圆柱销联接的两个构件不固定，通常就称为中间铰。 特点：只限制了构件孔端的任意移动，不限制构 件绕销孔端的相
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（1）概念：当两物体直接接触，并可忽略接触处的摩擦时，约束只能 限制物体在接触点沿接触面的公法线指向约束物体的运动，而不能限 制物体沿接触面切线方向的运动，这类约束称为光滑面约束。 （2）约束力方向：沿接触点公法线，指向被约束物。 常用符号FN表示。
实例分析
光滑面约束
实 例 分 析
O
A B G
C A
FNX、FNY表示。
FNY
FNX （中间铰动画）
注意：
当固定铰链或中间铰链约束的是二力杆时，其约束力满足二力平衡
条件，沿两约束力作用点的连线，方向是确定的。 （实例）
B F
FNB B
A
C
C FNC
BC杆为二力杆
4）活动铰链约束
概念：原固定铰链下边不固定，安装上滚柱就称为活动铰链支座。 特点：只限制构件沿支承面法线方向的移动。 约束力的方向：约束力过铰链中心，垂直于支承面，指向构件。
柔性约束 实例一
1.柔性约束
1）概念：由绳索、胶带、链条等所组成的约束为柔性约束。 特点：这种约束只能限制沿物体沿柔索伸长方向的运动。
即：只能承受拉力，不能承受压力。
2）约束力方向：沿柔体的中线，背离被约束物体。常用符号FT
表示。
3）实例分析
皮带传动
(3)实例分析

2.光滑面约束
动画 光滑面约束
§1.4 工程中常见的约束及构件的受力图
一、约束与约束反力 二、工程中常见的约束类型 三、构件的受力分析及受力图 四、例 题 五、绘制受力图注意事项
六、课堂练习
学习提要
一、约束与约束反力

工程实例
工业用厂房
皮带传动
1.概念：
约束：一物体的运动受到周围物体的限制时，这种限制就 称为约束。 约束力：约束限制物体运动的力称为约束力。
O B G
课 堂 练 习
图1-29a所示重G的球体A，用绳子BC系在墙壁上，画出球体 A的受力图。
C
B
D
A
答案
G
FT
B
FN D
A
G
3.光滑圆柱铰链约束
概念：两构件采用圆柱销所形成的联接，并忽略接触处的摩擦，这类约束
就称为光滑圆柱铰链约束。（动画实例）
1）固定铰链支座
概念：把圆柱销联接的两个构件中的一个固定起来，就称为固定铰链。
（固定端约束实例一）
（固定端约束实例二）
固定端约束的力学模型及约束力表示：
F A B
F
A
MA
F B
N方向的移动，又限制了被 约束构件的转动。
约束力：常用两个正交的约束分力FNAX、FNAY与一个约束力
偶MA表示。
三、构件的受力分析及受力图
1.构件的受力分析
例4-1
图1-30a所示的三铰拱桥，由左、右两半拱桥铰接而成，画左
半拱桥AB的受力图
答案
例1-7
图1-31a所示为内燃机主运动机构结构简图，试画出活塞
B的受力图
答案
例1-8
图1-32a所示为凸轮机构结构简图，试画出从动件AB的受力图
F A
n
D C
B
n
M
答案
F FNB A B D FND C
常用符号：FN表示
（活动铰支座动画） （活动铰支座实例）
固定铰链支座动画
活动铰链支座的几种力学模型及约束力表示：
（例题）
F A C B α
图1-26 杆AB的受力图
答案
F FNAX A C B FNB FNAY α
4）固定端约束
概念：工程中有一种常见的基本约束，如建筑物上的阳台、插入 墙壁的电风扇托架、镗刀的刀杆和固定在刀架上的车刀等，这些约 均称为固定端约束。
在静力学中，受力分析是：分析所要研究的构件（研究对象） 上受到哪些作用力（包括主动力和约束力），并确定每个力的作用
位置和方向。
2.构件的受力图 1)概念:表示构件受力情况的简明图形称为受力图。
2）画受力图的一般步骤为：
（1）画出研究对象的分离体简图； （2）在简图上标上已知的全部主动力；
(3)在简图上标上解除约束处画上相应的约束力。
F'N FNY
M FNX
FN
课 堂 练 习
如图所示为支架结构简图，试画出杆AB与杆CD的受力图
绘制受力图应注意的事项
1.采用铅笔及绘图工具绘制受力图；
2.应将研究对象从物系中分离出来；
3.正确标注约束力的符号； 4.二力杆的约束力方向是可以确定的； 5.三力平衡汇交于一点。
学 习 提 要
1. 通过工程实例理解约束及约束力的概念 2. 熟练掌握工程中常见约束类型及约束力的特点 3. 熟练掌握构件的受力分析及受力图的绘制
特点：只限制了构件孔端的任意移动，不限制构件绕销孔端的相对转动。
固定铰链支座动画 固定铰链支座动画一
固定铰链支座符号表示方法
2）中间铰
概念：当圆柱销联接的两个构件不固定，通常就称为中间铰。 特点：只限制了构件孔端的任意移动，不限制构 件绕销孔端的相
对转动。 图示表示方法：
约束力的方向：（固定铰链和中间铰）的约束力，通常用两个正交的分力
铁 轨
柔性约束实例
2.作用于物体上的力分为两类：
主动力：使物体产生可能运动的力
约束力：约束限制物体某种可能运动的力
方向——总是与该约束所能限制的运动或运动趋势方向相反
约 束 力
作用点——接触处
二、工程中常见的约束类型
1.柔性约束 2.光滑面约束 3.光滑圆柱铰链约束 4.固定端约束