约束及约束力

、工程中常见约束及约束力

方向的确定

具有光滑接触表面的约束(光滑接触约束

)

F N

公法线

F N

切线

4、工程中常见约束及约束力方向的确定

1、

F N

线

光滑支承接触对物体的约束力，，故称为法向约束力，用F N 表示．

具体约束实例：可以忽略摩擦力的一般常见的接触约束。

4、工程中常见约束及约束力方

向的确定

、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束(柔索类约束)

F T

柔索只能受拉力，又称张力. 一般用F T 表示．

F TA TB

F TD

对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体．皮带(链条) 对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力

．

4、工程中常见约束及约束力方向的确定

柔索

3 、光滑铰链约束(径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等) (1) 径向轴承(向心轴承)

F A

约束特点：

轴在轴承孔内，轴为被约束体、轴承孔为约束．

简图

：

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．

4、工程中常见约束及约束力方向的确定

当外界载荷变化时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变．

F B

可用二个通过轴心的正交分力F x , F y 表示．

F y

F x

4、工程中常见约束及约束力方向的确定

(2) 光滑圆柱铰链

约束特点

：由两个各穿孔的构件加圆柱销钉组成，如剪刀．

光滑圆柱铰链约束

4、工程中常见约束及约束力方向的确定

约束力

光滑圆柱铰链：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．

F 两组约束力间互为作用和反作用关系

F F F ’Cx

C x =-F C ¢x , F C y =-F C ¢y

F ’一般不必分析销钉受力，当要分析时，必须把销钉单独取出．

4、工程中常见约束及约束力方向的确定

(3)固定铰链支座

4、工程中常见约束及约束力方向的确定

F Cy

F Cx

约束特点：

由径向轴承约束与地面或机架固定而成

．约束力：与圆柱铰链相同

这三种约束(径向轴承、光滑圆柱铰链、固定铰链支座) 其约束特性相同，均为轴与孔的配合问题，都可称作光滑圆柱铰链．约束力一般用两个正交分力表示，但本质上是一个力。

4、其它类型约束(1) 滚动

支座

简图

4、工程中常见约束及约束力方向的确定

A F N

约束特点：

在前述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑滚轴而成．约束力：构件受到垂直于光滑面的约束力，可能是压力也可能是拉力

。

(2)球铰链

简图

F y F x

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，本质上是一

个力。

4、工程中常见约束及约束力方向的确定

(3) 止推轴承

约束特点：

止推轴承比径向轴承多一个轴向的x

位移限制．

F z

F y

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F Ax F Ay F Az

工程中的约束多种多样，有的还很复杂，分析起来需要专门的知识和经验，有时需要适当的简化和抽象化。我们在后续的学习中还会陆续介绍。

4、工程中常见约束及约束力方向的确定

约束及约束力

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