理論力學(xué)-張敏居-1.1約束及分類

1、1 一個(gè)物體同時(shí)受到一個(gè)物體同時(shí)受到n個(gè)力的作用（個(gè)力的作用（n2），這），這n個(gè)力個(gè)力 就稱為一個(gè)力系；就稱為一個(gè)力系； 當(dāng)物體在某個(gè)力系作用下處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)物體在某個(gè)力系作用下處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)時(shí)，該力系就稱為一個(gè)平衡力系；狀態(tài)時(shí)，該力系就稱為一個(gè)平衡力系； 靜力學(xué)主要研究物體在力系作用下處于平衡狀態(tài)靜力學(xué)主要研究物體在力系作用下處于平衡狀態(tài) 的力學(xué)條件問題的力學(xué)條件問題 理科重在一種思想觀點(diǎn)、思維方式的內(nèi)化理科重在一種思想觀點(diǎn)、思維方式的內(nèi)化 2 11 約束及其分類約束及其分類 12 靜力學(xué)五大公理及匯交力系簡化靜力學(xué)五大公理及匯交力系簡化 13 矢量的點(diǎn)乘與叉乘矢量

2、的點(diǎn)乘與叉乘 14 匯交力系常用解法介紹匯交力系常用解法介紹 第一章第一章 靜力學(xué)公理及匯交力系靜力學(xué)公理及匯交力系 3 1-1 1-1 約束及其分類約束及其分類 概念概念 自由體：自由體：運(yùn)動(dòng)不受限制的物體叫自由體；反之叫運(yùn)動(dòng)不受限制的物體叫自由體；反之叫非自由體。非自由體。 約束：約束：對(duì)非自由體所施加的限制條件稱為約束。對(duì)非自由體所施加的限制條件稱為約束。 （這里的約束是名詞而不是動(dòng)詞）（這里的約束是名詞而不是動(dòng)詞） 飛機(jī)自由飛翔飛機(jī)自由飛翔 火車受限運(yùn)動(dòng)火車受限運(yùn)動(dòng)軸承約束軸軸承約束軸 齒輪嚙合齒輪嚙合 4 約束力：約束力：限制非自由體運(yùn)動(dòng)趨勢的力稱為約束力。限制非自由體運(yùn)動(dòng)趨勢的力稱

3、為約束力。 約束反力：約束反力：“哪里有壓迫，哪里就有反抗哪里有壓迫，哪里就有反抗”，約束物，約束物 受到的來自被約束物體的受到的來自被約束物體的“反抗力反抗力”稱為約束反力。稱為約束反力。 約束本質(zhì)：約束力 概念概念 P P T 理科重在一種思想觀點(diǎn)、思維方式的內(nèi)化理科重在一種思想觀點(diǎn)、思維方式的內(nèi)化 5 常見約束介紹常見約束介紹 1、光滑接觸面約束、光滑接觸面約束 光滑接觸面處的約束力：作用在兩物體的接觸光滑接觸面處的約束力：作用在兩物體的接觸 點(diǎn)處，沿接觸面的公法線，指向被約束物體點(diǎn)處，沿接觸面的公法線，指向被約束物體 光滑接觸面約束不限制光滑接觸面約束不限制 物體沿接觸面的切線方物體沿

4、接觸面的切線方 向運(yùn)動(dòng)，而只限制物體向運(yùn)動(dòng)，而只限制物體 之間沿垂直接觸面方向之間沿垂直接觸面方向 上的上的“彼此嵌入彼此嵌入”運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 6 2、柔軟的繩索、鏈條或皮帶等約束、柔軟的繩索、鏈條或皮帶等約束 由于繩索、鏈條、皮帶等本身只能承受拉力，所以由于繩索、鏈條、皮帶等本身只能承受拉力，所以 它們給物體的約束力都是拉力，即繩索對(duì)物體的約它們給物體的約束力都是拉力，即繩索對(duì)物體的約 束力沿繩索直線而背離物體；束力沿繩索直線而背離物體； 7 3、光滑鉸鏈約束、光滑鉸鏈約束(軸承約束和固定鉸支座約束軸承約束和固定鉸支座約束) （1）軸承約束）軸承約束 8 不論是滑動(dòng)軸承還是滾動(dòng)軸承（這里指圓柱磙子

5、軸不論是滑動(dòng)軸承還是滾動(dòng)軸承（這里指圓柱磙子軸 承、球軸承等），都不限制軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，也不限制軸承、球軸承等），都不限制軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，也不限制軸 沿軸線方向（軸的長度方向）上的微小竄動(dòng)，軸承沿軸線方向（軸的長度方向）上的微小竄動(dòng)，軸承 的作用是限制軸沿軸徑方向上的徑向運(yùn)動(dòng)。的作用是限制軸沿軸徑方向上的徑向運(yùn)動(dòng)。 軸承對(duì)軸的約束力大小和方向都未知，軸承對(duì)軸的約束力大小和方向都未知， 通常用通常用x、y坐標(biāo)軸上的兩個(gè)未知力分量坐標(biāo)軸上的兩個(gè)未知力分量 表示表示 9 （2）固定鉸支座和）固定鉸支座和 圓柱鉸鏈圓柱鉸鏈 鉸鏈約束等同于滑鉸鏈約束等同于滑 動(dòng)軸承約束：動(dòng)軸承約束： 10 4、其它約束、其它約束

6、（1）滾動(dòng)鉸支座）滾動(dòng)鉸支座 它在固定鉸支座與光滑支持面之間安裝它在固定鉸支座與光滑支持面之間安裝 了幾個(gè)滾柱，稱為滾動(dòng)鉸支座或棍軸支了幾個(gè)滾柱，稱為滾動(dòng)鉸支座或棍軸支 座，也叫滑動(dòng)鉸支座；座，也叫滑動(dòng)鉸支座； 滾動(dòng)鉸支座對(duì)桿的約束力垂直于支持面，且通滾動(dòng)鉸支座對(duì)桿的約束力垂直于支持面，且通 過鉸鏈中心，過鉸鏈中心， 11 例例1.1-1、分別畫出各圖中構(gòu)件、分別畫出各圖中構(gòu)件AB的受力圖（的受力圖（ 構(gòu)件自身的重量都忽略不計(jì)）構(gòu)件自身的重量都忽略不計(jì)） 12 （2）球鉸鏈）球鉸鏈 球鉸鏈由球和球殼組成，球殼限制了球鉸鏈由球和球殼組成，球殼限制了 球沿直徑方向上的移動(dòng)，但不限制球球沿直徑方向上

7、的移動(dòng)，但不限制球 在空間內(nèi)任意方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)在空間內(nèi)任意方向上的轉(zhuǎn)動(dòng) 13 （3）圓錐磙子軸承（又稱止推軸承）圓錐磙子軸承（又稱止推軸承） 止推軸承與一般軸止推軸承與一般軸 承不同，它除了限承不同，它除了限 制軸的徑向運(yùn)動(dòng)外制軸的徑向運(yùn)動(dòng)外 ，還限制軸沿軸線，還限制軸沿軸線 方向上的運(yùn)動(dòng)，因方向上的運(yùn)動(dòng)，因 此它比一般軸承多此它比一般軸承多 了一個(gè)沿軸線方向了一個(gè)沿軸線方向 上的約束力上的約束力 14 例例1.1-2、畫出圖示構(gòu)件、畫出圖示構(gòu)件OAB的受力圖，的受力圖， 已知構(gòu)件已知構(gòu)件OAB在在B點(diǎn)處受到豎直力點(diǎn)處受到豎直力F的作用。的作用。 15 例例1.1-3、畫出圖示系統(tǒng)中、畫出圖示系

8、統(tǒng)中BD桿的受力圖。桿的受力圖。 16 課堂練習(xí)題課堂練習(xí)題1，畫出左圖機(jī)構(gòu)中，畫出左圖機(jī)構(gòu)中AC桿的受力；桿的受力； 17 18 P FN P A C B FCy FBx FA A B C P A B CFA FB P FN FT1 FT2 FT1 FT2 FAy FAx 軸軸 FAy FAx 軸軸 A B CI 2 m1 gm2 g FAy A C FAx FCx FCy I m1 g A A A A A FNA A A A B F A B F FAy FAx FNB 公法線 切線 軸 軸承孔 A FA 19 A B F A B F FNA FBy FBx AE B D C F 40 A E B FB FE FAX FAY 40 A B FBxFBy FBz FAz FAy FAx A z y x O F A B z y x O F A B FAy Foy Foz Fox FAx AB