约束和约束力.docx
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约束和约束力
约束和约束力
一、概念
自由体:
位移不受限制的物体叫自由体。
非自由体:
位移受限制的物体叫非自由体。
工程中的绝大多数物体为非自由体。
其位移受到周围物
体的限制。
我们称起限制作用的周围物体为约束体。
约束:
由约束体构成,对非自由体的某些位移起限制作用的条件。
工程中的约束总是以接触的方式构成的。
约束力:
约束给被约束物体的力叫约束力。
(也称约束反力)
约束力的特点:
大小——待定方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反
作用点——接触处
二、约束类型和确定约束力方向的方法
1、光滑接触面的约束:
光滑约束(光滑指摩擦不计)
约束力作用在接触点处,方向沿接触面的公法线并指向受力物体,也称为法向约束力,通常用FN表示。
2、由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束:
柔性约束
柔性体只能受拉,所以它们的约束力是作用在接触点,方向沿柔性体轴线而背离物体。
通常用FT表示。
3、光滑铰链约束(向心轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等)
(1)向心轴承(径向轴承)
约束特点:
轴在轴承孔内,轴为非自由体、轴承孔为约束.
约束力:
当不计摩擦时,轴与孔在接触处为光滑接触约束——法向约束力,约束力作用在接触处,沿径向指向轴心。
(2)光滑圆柱铰链约束特点:
由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成。
约束力指向未定
光滑圆柱铰链约束力:
亦为孔与轴的配合问题,与轴承一样,可用两个正交分力表示。
铰链约束力可用两个正交分力表示。
一般不必单独分析销钉受力,当要分析时,必须把销钉单独取出。
(3)固定铰链支座(其中一个构件固定在地面)
4、其它类型约束
(1)滚动支座(活动铰支座、辊轴支座)
约束特点:
在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成。
约束力:
构件受到垂直于光滑面的约束力。
(滚动)活动铰支座(辊轴支座)
注意其它构件和销钉连接有不同的约束形式
(2)球铰链
约束特点:
通过球与球壳将构件连接,构件可以绕球心任意转动,但构件与球心不能有任何移动。
约束力:
当忽略摩擦时,球与球座亦是光滑约束问题。
约束力通过接触点,并指向球心,是一个不能预先确定的空间力,可用三个正交分力表示。
二力构件做为一种约束,其约束力沿两点连线方向。
(3)止推轴承(圆锥轴承)
约束特点:
止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制。
约束力:
比径向轴承多一个轴向的约束力,亦有三个正
交分力FAx,FAy,FAz。