第三章 約束受力分析示力圖

1、理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖1第三章第三章 約束、受力分析約束、受力分析示力圖示力圖理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖23-1 約束與約束反力約束與約束反力 阻礙某物體運動的周圍物體則稱為阻礙某物體運動的周圍物體則稱為約束約束。 約束對于物體的作用力稱為約束對于物體的作用力稱為約束力約束力（或（或約束反力約束反力），），也常簡稱為也常簡稱為反力反力。 與約束力相對應，有些力主動地使物體運動或使物體有運與約束力相對應，有些力主動地使物體運動或使物體有運動趨勢，這種力稱為動趨勢，這種力稱為

2、主動力主動力。如重力、水壓力、土壓力等等都。如重力、水壓力、土壓力等等都是主動力，工程上也常稱作荷載是主動力，工程上也常稱作荷載 。 確定約束力確定約束力方向方向的原則是：的原則是：約束力的方向總是與約束所能約束力的方向總是與約束所能阻止的運動方向相反。阻止的運動方向相反。 工程中常見的約束：工程中常見的約束：v某物體的運動所受的限制條件稱為某物體的運動所受的限制條件稱為約束約束。 理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖3 一、一、 柔柔 索索 繩索、鏈條、皮帶等屬于柔索類約束。由于柔索只能承受拉力，繩索、鏈條、皮帶等屬于柔索類約束。由于柔索只能

3、承受拉力，所以柔索給予所系物體的約束力作用于接觸點，方向沿柔索中心線所以柔索給予所系物體的約束力作用于接觸點，方向沿柔索中心線而而背離物體背離物體。 理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖4 二、二、 光滑接觸面光滑接觸面 光滑接觸面的約束力通過接觸點，沿接觸面在該點的公法線，并為光滑接觸面的約束力通過接觸點，沿接觸面在該點的公法線，并為壓力（指向物體內部）。壓力（指向物體內部）。 理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖5光滑接觸約束示例：光滑接觸約束示例：理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3

4、章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖6三、三、 鉸連接鉸連接上擺上擺銷釘銷釘下擺下擺鉸的組成鉸的組成理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖7C1. 鉸鏈鉸鏈AFAxFAy鉸鏈約束力鉸鏈約束力理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖82 2、固定鉸支座、固定鉸支座 約束力：與圓柱鉸鏈相同。約束力：與圓柱鉸鏈相同。AFAxFAyA理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖93活動鉸支座或輥軸支座活動鉸支座或輥軸支座 在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有

5、光滑輥軸而成在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖10四、四、 連連 桿桿 連桿只在兩端各受一力，是二力桿。所以，桿連桿只在兩端各受一力，是二力桿。所以，桿AB的兩的兩端所受的力端所受的力 及及 除必定沿除必定沿AB線作用外，還有：線作用外，還有： BAFF理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖11五、五、 球鉸支座球鉸支座 理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖12六、六、 徑向軸承與止推軸承徑向軸承

6、與止推軸承 1. 徑向軸承徑向軸承理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖132.2.止推軸承止推軸承理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖14七、七、 固定支座與固定連接固定支座與固定連接 xFyFzFxMyMzMAMAxFAyF理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖153-2 受力分析和示力圖受力分析和示力圖 一、一、 計算簡圖計算簡圖 選擇計算簡圖的原則：選擇計算簡圖的原則：選擇計算簡圖通常包括以下一些內容：選擇計算簡圖通常包括以下一些內容：1.能

7、正確反映實際結構（或機構）的工作性能；能正確反映實際結構（或機構）的工作性能；2.便于力學計算。便于力學計算。1.結構的簡化結構的簡化2.約束的簡化約束的簡化3.荷載的簡化荷載的簡化4.確定尺寸確定尺寸理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖16二、二、 結構計算簡圖舉例結構計算簡圖舉例 理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖17吊臂：吊臂：結構的簡化結構的簡化約束的簡化約束的簡化2荷載的簡化荷載的簡化標注尺寸標注尺寸計算簡圖計算簡圖約束的簡化約束的簡化1理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章

8、 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖18三、三、 示力圖示力圖 在確定的考察對象上畫上別的物體作用于它的力在確定的考察對象上畫上別的物體作用于它的力(包括主動力和約包括主動力和約束力束力)，這樣構成的圖形稱為，這樣構成的圖形稱為示力圖或受力圖示力圖或受力圖，有時也叫隔離體圖，有時也叫隔離體圖 。 作示力圖是解答力學問題的作示力圖是解答力學問題的第一步工作第一步工作，也是很重要的一步工作，不能，也是很重要的一步工作，不能省略，更不容許有任何錯誤。省略，更不容許有任何錯誤。正確作出示力圖正確作出示力圖，可以清楚表明物體受力情況，可以清楚表明物體受力情況和必需的幾何關系，有助于對問題分析和所需數(shù)

9、學方程的建立，因而也是求和必需的幾何關系，有助于對問題分析和所需數(shù)學方程的建立，因而也是求解力學問題的一種有效的手段。如果不畫示力圖，求解將會發(fā)生困難，乃至解力學問題的一種有效的手段。如果不畫示力圖，求解將會發(fā)生困難，乃至無從著手。無從著手。如果示力圖錯誤，必將導致錯誤結果如果示力圖錯誤，必將導致錯誤結果，在實際工作中就會造成生，在實際工作中就會造成生產建設的損失，有時甚至會造成極嚴重的危害。因此，在學習力學時，必須產建設的損失，有時甚至會造成極嚴重的危害。因此，在學習力學時，必須一開始就養(yǎng)成良好習慣，認真地、一絲不茍地作示力圖，再據以作進一步的一開始就養(yǎng)成良好習慣，認真地、一絲不茍地作示力圖

10、，再據以作進一步的分析計算。分析計算。 理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖19畫示力圖的步驟：畫示力圖的步驟：1.選取研究對象，畫選取研究對象，畫脫離體圖脫離體圖；2.畫脫離體受到的主動力；畫脫離體受到的主動力；3.分析脫離體受到的約束力；分析脫離體受到的約束力；4.檢查。檢查。脫離體：把研究對象從與它有聯(lián)系的周圍物體中分離出脫離體：把研究對象從與它有聯(lián)系的周圍物體中分離出來，解除約束后的這個物體稱為來，解除約束后的這個物體稱為脫離體脫離體。理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖20理論力學電子

11、教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖21受受受受理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖22理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖23工程事故實例：工程事故實例：雙曲拱橋，長雙曲拱橋，長30余米余米理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖24 設計時遺漏揚壓力，設計時遺漏揚壓力，1977年建成，腳手架拆除年建成，腳手架拆除后，東側橋臺發(fā)生很大水后，東側橋臺發(fā)生很大水平位移，路面拱起，橋的平位移，路面拱起，橋的拱頂下降數(shù)

12、十厘米，拱肋拱頂下降數(shù)十厘米，拱肋發(fā)生多處裂縫。發(fā)生多處裂縫。L形橋臺與肋拱形橋臺與肋拱理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖25工程補救工程補救：挖去路面材：挖去路面材料，改用輕質填料，增料，改用輕質填料，增加橋墩。加橋墩。后果后果：減少了過水斷面，：減少了過水斷面，影響了泄洪能力，造成影響了泄洪能力，造成橋墩處嚴重淤積，影響橋墩處嚴重淤積，影響航運。航運。重大經濟損失罪重大經濟損失罪理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖26理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖

13、受力分析示力圖27理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖28 用力用力F 拉動碾子以軋平路面拉動碾子以軋平路面,重為重為G 的碾子受到的碾子受到一石塊的阻礙，如圖所示。試畫出碾子的受力圖。一石塊的阻礙，如圖所示。試畫出碾子的受力圖。理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖29理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖30 屋架如圖所示屋架如圖所示。A處為固處為固定鉸鏈支座，定鉸鏈支座，B處為活動支處為活動支座擱在光滑的水平面上。座擱在光滑的水平面上。已知屋架

14、自重已知屋架自重G，在屋架的，在屋架的AC邊上承受了垂直于它的邊上承受了垂直于它的均勻分布的風力，單位長均勻分布的風力，單位長度上承受的力為度上承受的力為q。試畫出。試畫出屋架的受力圖。屋架的受力圖。理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖31理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖32 如圖所示，水平梁如圖所示，水平梁AB用斜杠支用斜杠支撐，撐，A ，C ，D三處均為光滑鉸三處均為光滑鉸鏈連接。勻質梁重鏈連接。勻質梁重G1 ，其上放，其上放一重為一重為G2 的電動機。如不計桿的電動機。如不計桿CD的自

15、重，試分別畫出桿的自重，試分別畫出桿CD和和梁梁AB（包括電機）的受力圖。（包括電機）的受力圖。理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖33DF理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖34 如圖所示，梯子的兩部分如圖所示，梯子的兩部分AB和和AC在在A點鉸接，又在點鉸接，又在D ，E兩點用水平繩連接。梯子放在兩點用水平繩連接。梯子放在光滑水平面上，若其自重不計，光滑水平面上，若其自重不計，但在但在AB的中點處作用一鉛直載的中點處作用一鉛直載荷荷F。試分別畫出梯子的。試分別畫出梯子的AB，AC部分以及整個

16、系統(tǒng)的受力圖。部分以及整個系統(tǒng)的受力圖。F理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖35FAyFFAxFBDFAxFAyFEF理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖36ABCDF1F2m光滑接觸光滑接觸作圖示鋼架整體及作圖示鋼架整體及AC和和CD的示力圖（討論）。的示力圖（討論）。理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖37 如圖所示平面構架，由桿如圖所示平面構架，由桿AB ， DE及及DB鉸接而成。鋼繩一端拴在鉸接而成。鋼繩一端拴在K處處，另一端繞過定滑輪

17、另一端繞過定滑輪和動滑輪和動滑輪后拴后拴在銷釘在銷釘B上。重物的重量為上。重物的重量為G，各桿和各桿和滑輪的自重不計。（滑輪的自重不計。（1）試分別畫出各）試分別畫出各桿，各滑輪，銷釘桿，各滑輪，銷釘B以及整個系統(tǒng)的受以及整個系統(tǒng)的受力圖；（力圖；（2）畫出銷釘）畫出銷釘B與滑輪與滑輪一起一起的受力圖；（的受力圖；（3）畫出桿）畫出桿AB ，滑輪，滑輪 ， ，鋼繩和重物作為一個系統(tǒng)時的受，鋼繩和重物作為一個系統(tǒng)時的受力圖。力圖。 理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖38理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖39DBFCyFCxF理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力圖40KF1F理論力學電子教案理論力學電子教案第第3 3章章 約束約束 受力分析示力圖受力分析示力