约束及约束力

、工程中常见约束及约束力

方向的确定

4

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

F

柔索只能受拉力,又称张力. 一般用F T 表示.

2

F TA TB

TC

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.

C

B

F B

F

C

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

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

Cy

C

F F F ’Cx

C x =-F C ¢x , F C y =-F C ¢y

Cx

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

z

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

A

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


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