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。