第四节常见约束及受力图

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静力分析

静力分析

发动机曲轴受力图为空间力系
六、力系的分类
平面力系 平面汇交力系:力系中各个力的 作 用线位于同一平面并汇交于一 点。
空间力系 空间汇交力系:力系中各个力的作用 线不完全位于同一平面但是汇交于一 点。
汇交力系
平行力系
平面平行力系:力系中各个力的 作用线位于同一平面并完全互相 平行。
平面平行力系:力系中各个力的作用 线不完全位于同一平面但是完全互相 平行。
二、受力图
1、确定研究对象——研究结构,确定每一步的研究对象; 2、取分离体——将研究对象从周围约束分离出来,解除约束; 3、画主动力——将主动力画在分离体上; 4、画约束力——根据解除约束的类型,将约束力画在分离体上。
三、例题
例一、画出右图各构件的受力,其中BC为钢索、AD为杆件、O为圆柱,不计摩擦。 解:如右图
例二、画出下图所示结构中各构件的受力图。
二力构件:只受两个力(包括主动力和约束力)作用且平衡的构件。根据二力平衡公理,这两 个力一定等值、反向、共线,即力作用线在两点连线上。(如上图AB构件) 返回第一章目录
第五节 问题讨论与说明
一、力学模型的建立
对工程实际对象进行力学分析时,力学模型简化的合理性关系着计算结果的正确性。所以在对物 体受力分析之前,首要的是力学模型的建立。在力学模型的建立时,只要能显示力的作用位置及约束 类型,就可用简单的线条来表示,而不必考虑与真实物体的相似问题。(如下图对单缸发动机的力学 模型的建立。)
第一章 静力分析基础
第一节 力的概念 第二节 平衡的概念 第三节 约束与约束力 第四节 受力分析与受力图 第五节 问题讨论与说明
第一节 力的概念
一、力的定义及三要素 定 义:力是物体之间的相互作用 三要素:力的大小、方向及作用点

约束与反约束力课件

约束与反约束力课件
202X
第四节 约束与约束反力
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1
约束反力:约束给被约束物体的力叫约束反力。
2
1-4 约束与约束反力
3
概念
4
自由体:位移不受限制的物体叫自由体。
5
非自由体:位移受限制的物体叫非自由体。
6
约束:对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。 (这里,约束是名词,而不是动词的约束。)
光滑支承接触对非自由体的约束力,作用在接触处;方向沿接触处的公法线并指向受力物体,故称为法向约束力,用 表示。
静力学 3.光滑圆柱铰链约束 圆柱铰链 圆柱铰链简称铰链,它是由一个圆柱形销钉插入两个物体的圆孔中而构成。
静力学 A A XA YA A
பைடு நூலகம்
约束特点:由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成,如剪刀。
静力学
铰链支座的约束 a.固定铰链支座 若圆柱销连接的两构件中有一个是固定构件,则称其为固定铰链支座。
静力学 固定铰支座
静力学
滑槽与销钉 (双面约束)
静力学 力 杆
固定铰链支座 约束特点: 由上面构件1或2 之一与地面或机架固定而成。 约束力:与圆柱铰链相同 以上约束,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。
S2
静力学
约束反力作用在接触点处,方向沿公法线,指向受力物体
2.光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计) 两个相互接触的物体,如果接触面上的摩擦力很小而略去不计,那么 由这种接触面所构成的约束,称为光滑接触面约束。
P
N
N
P
NA
NB
具有光滑接触面(线、点)的约束(光滑接触约束)
静力学
静力学
①大小常常是未知的; ②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反; ③作用点在物体与约束相接触的那一点。 约束反力特点: G G N1 N2

第四节-常见约束及受力图PPT课件

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固定铰链支座动画
固定铰链支座动画一
.
13
固定铰链支座符号表示方法
.
14
2)中间铰
概念:当圆柱销联接的两个构件不固定,通常就称为中间铰。
特点:只限制了构件孔端的任意移动,不限制构 对转动。 图示表示方法:
件绕销孔端的相
约束力的方向:(固定铰链和中间铰)的约束力,通常用两个正交的分力 FNX、FNY表示。
.
5
1.柔性约束
柔性约束 实例一
1)概念:由绳索、胶带、链条等所组成的约束为柔性约束。 特点:这种约束只能限制沿物体沿柔索伸长方向的运动。 即:只能承受拉力,不能承受压力。
2)约束力方向:沿柔体的中线,背离被约束物体。常用符号FT
表示。
3)实例分析
皮带传动
.
6
(3)实例分析
.
7
2.光滑面约束
(活动铰支座动画) (活动铰支座实例)
固定铰链支座动画
.
17
活动铰链支座的几种力学模型及约束力表示:
(例题)
.
18
F
A
C
B
α
图1-26 杆AB的受力图 答案
.
19
FNAX
A FNAY
F
C
B
FNB α
.
20
4)固定端约束
概念:工程中有一种常见的基本约束,如建筑物上的阳台、插入 墙壁的电风扇托架、镗刀的刀杆和固定在刀架上的车刀等,这些约
均称为固定端约束。
(固定端约束实例一) (固定端约束实例二)
.
21
固定端约束的力学模型及约束力表示:
F
A
B
F
F
A
NAX

运动副及其类型约束力与受力图PPT课件

运动副及其类型约束力与受力图PPT课件
一、构件的自由度
❖ 一个构件作独立运动的 可能性——自由度。
❖ 平面自由构件有三个自 由度
1. 沿x方向移动 2. 沿y方向移动 3. 在平面(xoy)内转动
一、构件的自由度
❖ 空间自由构件有六个自由 度
1. 沿x方向移动 2. 绕x轴转动 3. 沿y方向移动 4. 绕y轴转动 5. 沿z方向移动 6. 绕z轴转动
学问题的关键。 ❖ 画受力图的一般步骤为 ❖ 1.据题意确定研究对象,并画出研究对象的分离体简图。 ❖ 2.在分离体上画出全部已知的主动力。 ❖ 3.在分离体上解除约束的地方画出相应的约束反力。
三、受力分析与受力图
❖ (四)举例讲解 (例1-1)
1、明确研究对象,画出研究对象的分离体简图 2、画出全部已知的主动力 3、解除约束,画出相应的约束反力
体中分离出来,并画出其受力图。我们就将这种 因解除了约束,而被人为认为成自由体的构件称 为分离体。将分离体上所受的全部主动力和约束 反力以力矢表示在分离体上,如此所得到的图形, 就称为受力图。
三、受力分析与受力图
❖ (三)受力分析及画受力图的一般步骤 ❖ 恰当地选取研究对象,正确地画出构件的受力图是解决力
二、运动副与约束
❖1. 运动副与约束 ❖ 运动副:构件和构件之间既要相互连接(接触)
在一起,又要有相对运动。而两构件之间这种可 动的连接(接触)就称为运动副。 ❖ 运动副元素:两构件上直接参加接触构成运动副 的部分。
二、运动副与约束 活塞与气缸
发动机 运动副
连杆与曲轴
二、运动副与约束
❖1. 运动副与约束 ❖ 当两个作平面运动的构件组成运动副之后,由于
大小未知
约束力通过铰链 的正交分
中心,大小、方 向均未确定。其

约束、约束力、力系、受力图PPT课件

约束、约束力、力系、受力图PPT课件

B
FA C
FT
A

B 32
§2-3约束、约束力、力系和受力图的应用
例2-7 作圆柱体的受力图。
解(1)取圆柱为研究对 象,并画出分离体图。
(2)画出主动力。
A
(3)画出约束力。 C
B
G
FA
A
FNB
C B
G
33
§2-3约束、约束力、力系和受力图的应用
例2-8 作梁的受力图。
解(1)取梁AB为研究对 A 象,并画出分离体图。
B
(3)画约束力。
A
FAx FAy
C
F P
F B B
35
§2-3约束、约束力、力系和受力图的应用
简单物体系统的受力分析 例2-10 水平均质梁AB重为G1,电动机重为G2,不 计杆CD的自重,画出杆CD和梁AB的受力图。
解(1)取CD杆,其为二力构 件,其受力图如图所示。
(2)取AB梁,先画主动力,再
圆柱销与销孔
构件只能绕销轴回转中心相对转对,不能发生相对
移动。
13
§2-3 约束、约束力、力系和受力图的应用 铰链约束实例
14
§2-3约束、约束力、力系和受力图的应用 铰链约束实例
铰链
铰链
15
§2-3 约束、约束力、力系和受力图的应用
光滑圆柱铰链的约束力
垂直于销钉轴线的平面内,通过铰链的中心,方向 未知,常用过铰链中心的两个正交分力表示 。
A
G FT
G FN 2
§2–3 约束、约束力、力系和受力图的应用
二、 工程中常见的约束1.柔性约束:由柔软无重的绳来自、胶带或链条等构成的约束。
约束力:沿着柔索中心线背离被约束物体的拉

静力学基本概念与物体的受力分析.pptx

静力学基本概念与物体的受力分析.pptx
原力系对刚体的作用效应。 推论1:力的可传性。 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点,而不改变
该力对刚体的效应。
力的可传性原理不适应于研究物体的内效应;
16
公理3 力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可合成一
个合力,此合力也作用于该点,合力的 大小和方向由以原两力矢为邻边所构成 的平行四边形的对角线来表示。
和弯曲作用,只能限制物体沿柔性体伸长的方向运动。 结论:绳索类只能提供拉力,所以它们的约束反力是作
用在接触点或联接点,方向沿绳索背离所研究的物体。
T
P
P
S1 S'1
S2 S'2
24
2.光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计)
约束特点:不论支承接触表面的形状如何, 只能承受压力,不能承受拉力。
结论:约束反力作用在接触点处,方向沿 公法线,指向受力物体为压力;
B
雨搭
32
一、受力分析 解决力学问题时,首先要选定需要进行研究的物体,即
选择研究对象;然后根据已知条件,约束类型并结合基 本概念和公理分析它的受力情况,这个过程称为物体的 受力分析。 作用在物体上的力有: 一类是:主动力,如重力,风力,气体压力等。 二类是:被动力,即约束反力。 外力与内力的相对性: 外力:是指物系外的物体与物体间的作用力; 内力:是指物系内部各物体相互间的作用力。
变成刚体(刚化为刚体),则平衡状态保持不变。 公理5告诉我们:处于平衡状态的变形体,可用刚
体静力学的平衡理论。
公理6 解除约束原理
当物体上任何约束解除时,可用相应的约束反力代
替。
20
小结: 静力学公理阐明了力的基本性质 二力平衡公理是最基本的力系平衡条件; 加减平衡力系公理是力系等效代换和简化的理论基础; 力的平行四边形法则则说明了力的矢量运算法则, 是力系简化的基本规则之一; 作用力与反作用力定律说明了力是物体间相互的机械 作用,揭示了力的存在形式与力在物系内部的传递方

建筑力学第二章 约束与受力图

建筑力学第二章 约束与受力图
解:绳子受力图 如图(b)所示
§2–4 受力分析与受力图
例题解析
梯子左边部分受力图如 图(c)所示
梯子右边部分受力图 如图(d)所示
§2–4 受力分析与受力图
例题解析
整体受力图如图(e) 所示
§2–4 受力分析与受力图
画受力图应注意的问题
1、不要漏画力
除重力、电磁力外,物体之间只有通过接触才 有相互机械作用力,要分清研究对象(受力体) 都与周围哪些物体(施力体)相接触,接触处 必有力,力的方向由约束类型而定。
§2–2 约束与约束反力
可动铰支座
支座反力:垂直支座的一个力,如图所示FRA
§2–2 约束与约束反力
可动铰支座实例
可动铰支座
Fy
§2–2 约束与约束反力
固定端支座实例
杯型基础施工中,在杯口四周用细石混凝土填实、地基较好 且基础较大时,可简化为固定支座。
§2–2 约束与约束反力
固定端支座
=
=

画受力图应注意的问题
6 、同一系统各研究对象的受力图必须整体 与局部一致,相互协调,不能相互矛盾。
对于某一处的约束反力的方向一旦设定,在整体、 局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。
7 、正确判断二力构件并优先分析。
§2–4 受力分析与受力图
课堂练习
F
q
M
D
O
AB
C
aa a a
画图示杆件系统中, OB杆,BD杆以及 整体的受力图
§2–4 受力分析与受力图
画受力图应注意的问题
4、受力图上不能再带约束。
即受力图一定要画在分离体上。(用约束反力 代替原先的约束)
5、受力图上只画外力,不画内力。

工程力学第一章

工程力学第一章

物体受到约束时,物体与约束之间相互有作用力,约束对被约束物体 的作用力称为约束力(或约束反力)。
约束力有两个特点: (1)约束力的方向总是与约束所限制的运动(或趋势)方向相反。 (2)约束力的大小与被约束物体的运动状态及受力情况有关。 作用于非自由体上除约束力以外的力统称为主动力,如重力、推力等。 相对于主动力,约束力是被动力。工程中约束的种类很多,下面介绍几 种常见的约束类型,并分析其特点。
画受力图是求解力学问题的重要一步,不能省略,更不能发生错误,否则将 导致以后分析计算上的错误结果。画受力图应遵循如下步骤: (1)根据题意,明确并选取研究对象,即分离体。按照需要可以选取单个物体, 也可以选取几个物体组成的物体系统。如果有二力杆,要先取出来研究其受 力。 (2)画出分离体上的全部主动力。 (3)按照被解除约束的类型,逐一画出研究对象周围的所有约束对它的约束力。 特别要注意铰链约束力以下两点的画法: ①铰链约束的特点是能完全限制各被连接物体的移动,但无法限制物体绕销 钉的转动。 ②被销钉连接的各物体之间没有直接的相互作用,它们分别与销钉发生相互 作用。铰链约束力,就是销钉对构件的反作用力。
能使柔绳平衡。
图1-4
公理2 加减平衡力系公理
在作用于刚体的力系中,添加或除去平衡力系,不改变原力系对刚体的 作用效果。 公理2只适用于刚体,对于变形体不成立。加减平衡力系是力系简化的重 要依据,给出如下推论,用公理2加以证明。
推论1 力的可传性原理
作用在刚体上的力,可沿力的作用线在刚体上移动,而保持它对 刚体的作用效果不变。Biblioteka 第三节约束和约束力
在空间可以自由运动,可获得任意方向 位移的物体,称之为自由体。例如,天空中飞 行的飞机、火箭、人造卫星等。位移受到某种 限制的物体,称之为非自由体。 约束:限制物体自由运动的条件(或周围物体)。
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例4-1
图1-30a所示的三铰拱桥,由左、右两半拱桥铰接而成,画左
半拱桥AB的受力图
答案
例1-7
图1-31a所示为内燃机主运动机构结构简图,试画出活塞
B的受力图
答案
例1-8
图1-32a所示为凸轮机构结构简图,试画出从动件AB的受力图
F A
n
D C
B
n
M
答案
F FNB A B D FND C
FNX、FNY表示。
FNY
FNX (中间铰动画)
注意:
当固定铰链或中间铰链约束的是二力杆时,其约束力满足二力平衡
条件,沿两约束力作用点的连线,方向是确定的。 (实例)
B F
FNB B
A
C
:原固定铰链下边不固定,安装上滚柱就称为活动铰链支座。 特点:只限制构件沿支承面法线方向的移动。 约束力的方向:约束力过铰链中心,垂直于支承面,指向构件。
特点:只限制了构件孔端的任意移动,不限制构件绕销孔端的相对转动。
固定铰链支座动画 固定铰链支座动画一
固定铰链支座符号表示方法
2)中间铰
概念:当圆柱销联接的两个构件不固定,通常就称为中间铰。 特点:只限制了构件孔端的任意移动,不限制构 件绕销孔端的相
对转动。 图示表示方法:
约束力的方向:(固定铰链和中间铰)的约束力,通常用两个正交的分力
常用符号:FN表示
(活动铰支座动画) (活动铰支座实例)
固定铰链支座动画
活动铰链支座的几种力学模型及约束力表示:
(例题)
F A C B α
图1-26 杆AB的受力图
答案
F FNAX A C B FNB FNAY α
4)固定端约束
概念:工程中有一种常见的基本约束,如建筑物上的阳台、插入 墙壁的电风扇托架、镗刀的刀杆和固定在刀架上的车刀等,这些约 均称为固定端约束。
F'N FNY
M FNX
FN
课 堂 练 习
如图所示为支架结构简图,试画出杆AB与杆CD的受力图
(1)概念:当两物体直接接触,并可忽略接触处的摩擦时,约束只能 限制物体在接触点沿接触面的公法线指向约束物体的运动,而不能限 制物体沿接触面切线方向的运动,这类约束称为光滑面约束。 (2)约束力方向:沿接触点公法线,指向被约束物。 常用符号FN表示。
实例分析
光滑面约束
实 例 分 析
O
A B G
C A
在静力学中,受力分析是:分析所要研究的构件(研究对象) 上受到哪些作用力(包括主动力和约束力),并确定每个力的作用
位置和方向。
2.构件的受力图 1)概念:表示构件受力情况的简明图形称为受力图。
2)画受力图的一般步骤为:
(1)画出研究对象的分离体简图; (2)在简图上标上已知的全部主动力;
(3)在简图上标上解除约束处画上相应的约束力。
柔性约束 实例一
1.柔性约束
1)概念:由绳索、胶带、链条等所组成的约束为柔性约束。 特点:这种约束只能限制沿物体沿柔索伸长方向的运动。
即:只能承受拉力,不能承受压力。
2)约束力方向:沿柔体的中线,背离被约束物体。常用符号FT
表示。
3)实例分析
皮带传动
(3)实例分析

2.光滑面约束
动画 光滑面约束
O B G
课 堂 练 习
图1-29a所示重G的球体A,用绳子BC系在墙壁上,画出球体 A的受力图。
C
B
D
A
答案
G
FT
B
FN D
A
G
3.光滑圆柱铰链约束
概念:两构件采用圆柱销所形成的联接,并忽略接触处的摩擦,这类约束
就称为光滑圆柱铰链约束。(动画实例)
1)固定铰链支座
概念:把圆柱销联接的两个构件中的一个固定起来,就称为固定铰链。
§1.4 工程中常见的约束及构件的受力图
一、约束与约束反力 二、工程中常见的约束类型 三、构件的受力分析及受力图 四、例 题 五、绘制受力图注意事项
六、课堂练习
学习提要
一、约束与约束反力

工程实例
工业用厂房
皮带传动
1.概念:
约束:一物体的运动受到周围物体的限制时,这种限制就 称为约束。 约束力:约束限制物体运动的力称为约束力。
铁 轨
柔性约束实例
2.作用于物体上的力分为两类:
主动力:使物体产生可能运动的力
约束力:约束限制物体某种可能运动的力
方向——总是与该约束所能限制的运动或运动趋势方向相反
约 束 力
作用点——接触处
二、工程中常见的约束类型
1.柔性约束 2.光滑面约束 3.光滑圆柱铰链约束 4.固定端约束
(固定端约束实例一)
(固定端约束实例二)
固定端约束的力学模型及约束力表示:
F A B
F
A
MA
F B
NAX
F
NAY
特点:既限制了被约束构件的任意方向的移动,又限制了被 约束构件的转动。
约束力:常用两个正交的约束分力FNAX、FNAY与一个约束力
偶MA表示。
三、构件的受力分析及受力图
1.构件的受力分析
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