教 案
授课题目 章 第一章 静力学的基本概念 授课时间 3
节 第三节 约束反力 第四节受力分析 检查签字
授课时数 2 授课方法 讲 授
教学目标 掌握：
各种常见约束特点及约束反力的形式
了解：
对物体系统进行受力分析
教学重点 常见约束特点及约束反力
教学难点 常见约束特点及约束反力
教学内容、方法及过程 附记
新课导入：
前面我们学习了力的基本概念，那么力的存在就要受到约束，那么什么是约束呀？我们来学习下面的内容！
第三节 约束与约束反力的概念（掌握） 45分钟
自由体：空间运动不受限制的物体。
非自由体：运动受到某些限制的物体。
约束：对非自由体运动起限制作用的周围物体称约束。
约束力：约束作用在被约束物体上的力。
确定约束力方向的基本原则：约束力的方向恒与约束所限制的运动方向相反。
常见约束特点及约束反力:
一、柔体约束：绳索、链条、胶带等
柔索只承受拉力
约束力－FN
作用点－接触点 方向－沿柔索背离被约束物体
举
例
讲
解 2 教学内容、方法及过程 附记
二、光滑面约束:支持面、啮合齿轮的齿面、机床中的导轨
约束力－法向约束力FN
作用点－接触点
方向－垂直于接触面，指向被约束物体。
三、光滑圆柱铰链约束
光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。
四、固定铰链支座
限制水平、垂直方向位移
五、可动支座
约束力 :沿着支承面的公法线方向
举
例
讲
解 3 教学内容、方法及过程 附记
六、固定端支座
四节 物体的受力分析和受力图（了解）30分钟
受力分析基础
1、根据约束性质确定约束力；
2、取隔离体；
3、 画受力图。
物体受力分析的依据
1、根据约束的性质
2、注意二力杆的判断
3、三力平衡汇交定理的应用
举
例
讲
解
小结：
约束：对非自由体运动起限制作用的周围物体称约束。
第二章 结构计算简图和物体受力分析
§ 2-1 约束与约束反力
可以自由的运动的物体，称为自由体，其运动不受任何其它物体的限制。如飞行的飞机是自由体，它可以任意的移动和旋转。平面中的自由体可以左右移动，可以上下移动，还可以转动。工程中的物体一般都是非自由体，非自由体不能自由地运动，其某些方向的移动和转动因受其它物体的限制而不能发生。限制非自由体运动的其它物体称为约束。约束的功能就是限制非自由体的某些运动。
一、柔性约束
二、光滑约束
三、固定铰支座和铰链连接
在工程结构中常用圆柱形销钉将物体与固定在基础上的另一物体连接起来，这样就构成了固定铰支座。如图2-2（a）所示的弧形闸门，在A处将腿架末端与固定构件用圆柱销钉连接，就是一个固定铰支座的实例。固定铰支座的基本构造如图2-2（b）所示。图2-2（c）
所示为其三种简化符号图。如果不计摩擦，这种支座的销钉不能限制物体绕销钉转动，而能限制物体沿垂直于销钉中心线的平面内任意方向的移动。当力使物体在垂直于销钉中心线的平面内有移动趋势时，销钉与销钉孔就在某一点接触。如图2-2（b）中A点，由于销钉和销钉孔都是光滑的，根据光滑接触约束反力的特点，固定铰支座对物体的约束反力R必沿接触点的公法线方向，即通过接触点和铰链中心(销钉中心)。但是，由于物体的运动趋势不能预先确定，因而接触点位置也不能预先确定，因此，约束反力的方向一般是未知的。通过以上分析可知，固定铰支座的约束反力作用在垂直于销钉轴线的平面内，通过铰链中心，方向未知。
(a) (b) (c) (d)
图2-2 固定铰支座和铰链连接
四、可动铰支座和链杆连接
五、固定端支座
既能限制物体沿任何方向移动，又能限制物体转动的约束，称为固定端支座。
六、定向支座
图2-7 定向支座
§ 2-2 结构计算简图
第一章 习 题
思 考 题
1-1 两个力相等的条件是什么？说明下列式子的意义和区别：(1) P1 = P2；(2) P1 ＝P2；(3) 力P1 等效于力P2。 1-2 确定约束反力的原则是什么？光滑铰链约束有什么
特点？ 1-3 分析二力构件受力时与构件的形状有无关系？
1-4 两杆连接如图1.21所示，能否根据力的可传性原理，
将作用于杆AC的力P沿其作用线移至杆BC上而成为P'？
第二章 习 题
思 考 题
2-1 合力是否一定比分力大？ 2-2 图2.14示两个力三角形中三个力的关系是否一样？
2-3 用解析法求平面汇交力系的合力时，若取不同的直角坐标轴，所求得的合力是否
相同？为什么？
图2.14 图2.15 图2.16
2-4 用解析法求解平面汇交力系的平衡问题时，x与y两轴是否一定要相互垂直？当x
与y轴不垂直时，建立的平衡方程 ∑X = 0 ， ∑Y = 0 能满足力系的平衡条件吗？ 2-5 用手拔钉子拔不动，为什么用羊角锤就容易拔起？如图2.15所示，如锤把上作用50kN的推力，问拔钉子的力有多大？加在锤把上的力沿什么方向最省力？
2-6 试比较力矩与力偶矩两者的异同？
2-7 在刚体上ABCD四点作用两个平面力偶(F1，F1)和(F2，F2)，如图2.16所示，其力多边形封闭。试问刚体是否平衡？ P P
图1.20
F1 F2 F3
F1 F2
F3 P
F1 F1
F2 F2 习 题
2-1 工件放在V形铁内，如图所示。若已知压板夹紧力Q＝400N，求工件对V形铁的压力。 2-2 重10kN的物体，用两根钢索悬挂，如图所示。设钢索重量不计，求钢索中的拉
力。
题2-1图 题2-2图 题2-3图
2-3 在图示刚架的点B作用一水平力P，求支座A、D的反力RA和RD。刚架重量略去不计。 2-4 压榨机ABC，在铰A处作用水平力P，点B为固定铰链。由于水平力P的作用使
1 灌南中专
教 师 授 课 教 案
2018 /2019 学年 第 一 学期 课程 汽车机械基础
章节课题 第一章 静力学基础
第2节 约束与约束反力
授课方法 讲 授 所需教具 多媒体课件
授课时间 月 日 节 月 日 节 月 日 节 月 日 节
授课班级
目的要求 1.知道约束与约束反力的概念。
2.熟悉常见的约束类型。
旧知复习 1.力的概念。
2.力的基本性质。
重点难点 常见的约束类型。
教学过程 复习 5分钟
第2节 约束与约束反力 25分钟
课堂练习 10分钟
小结 5分钟
课后作业
教学后记
2 教学内容
旧知复习：1.力的概念。
2.力的基本性质。
讲授新课： 第一章 静力学基础
第二节 约束与约束反力
一、约束与约束反力
1. 约束
位移不受限制的物体称为自由体，位移受到限制的物体称为非自由体。对非自由体的某些位移起限制作用的物体称为约束。
2. 约束反力
约束作用于物体上的力称为约束反力， 简称约束力。
如火车铁轨约束车轮只能在轨道上运动，轨道作用于车轮上的力称为约束反力。
注意：
①约束反力一般是未知力，往往是需要求解的。
②约束反力的方向根据约束的类型来确定，大小用平衡条件来计算。
二、常见的约束类型
1. 柔性约束
工程上常见的钢丝绳、传动带、链条对物体的约束只能承受拉力，不能承受压力，称为柔性约束。常用FT表示这类约束反力，如图1-7所示。
3 2. 光滑面约束
两物体的接触面是光滑的刚性面，摩擦力忽略不计，称为光滑面约束。注意：
