于英建筑力學(xué)06-約束與約束反力上

建筑力學(xué)第一章第三節(jié)約束與約束反力（上）合肥鐵路工程學(xué)校機(jī)電教研室5/27/20241約束與約束反力（上）溫故知新學(xué)習(xí)探究知識(shí)強(qiáng)化課堂延伸提綱挈領(lǐng)一、約束與約束反力的概念二、柔索約束三、光滑接觸面約束5/27/20242本節(jié)課需要解決的問(wèn)題:1、約束與約束反力的概念2、柔索的約束力3、光滑接觸面的約束力學(xué)習(xí)探究5/27/20243第一章靜力學(xué)的基本概念第三節(jié)約束與約束反力（上）5/27/20244一、知識(shí)回顧1、“四公理”+“兩推論”2、平行四邊形法則—計(jì)算方法5/27/202453、用平行四邊形法則，求下列五個(gè)圖的力的合力。F2=30KNF1300300圖110KN300300F1=30KNF2F合用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為52KN。5/27/202463、用平行四邊形法則，求下列五個(gè)圖的力的合力。F1圖110KN300300F2F合常見(jiàn)錯(cuò)誤：1、線(xiàn)段末端不畫(huà)箭頭2、箭頭超過(guò)線(xiàn)段長(zhǎng)度3、不給出合力的結(jié)果用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為52KN。5/27/202473、用平行四邊形法則，求下列五個(gè)圖的力的合力。F1=40NF2=40N600圖310KNOOF1F2F合600用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為68N。合力與水平線(xiàn)的夾角用量角器測(cè)得為30度。3005/27/20248F1F290°F1=30N,F2=40N3、用平行四邊形法則，求下列五個(gè)圖力的合力。圖4F合5/27/20249F3F490°3、用平行四邊形法則，求下列五個(gè)圖力的合力。F3=30N,F4=40N圖5F41、依據(jù)力的可傳性原理，將F4右移到0點(diǎn)O2、依據(jù)力的三角形法則，畫(huà)出合力并測(cè)量其大小和角度。F合5305/27/202410力的正交分解步驟：①建立直角坐標(biāo)系②從線(xiàn)段的箭頭處向兩個(gè)坐標(biāo)軸做垂線(xiàn)得到矩形。③運(yùn)用三角函數(shù)求解Fx,FyxFxFy

yF合O5/27/202411

認(rèn)知

技能認(rèn)識(shí)七種約束了解其特點(diǎn)會(huì)畫(huà)七種約束的約束反力學(xué)習(xí)目標(biāo)5/27/202412基本概念：約束與約束反力5/27/202413自由體——可以任意運(yùn)動(dòng)的物體。（空間位移不受限制）1.基本概念自由體5/27/202414自由體5/27/202415非自由體——受到了其他物體的限制，而不能沿某些方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種物體稱(chēng)為非自由體。如軌道上的火車(chē)?；靖拍?/27/202416非自由體：放在玻璃杯中的氣球運(yùn)動(dòng)受限制的物體叫非自由體。自由體：飄在空中的氣球運(yùn)動(dòng)不受限制的物體叫自由體。5/27/202417是自由體嗎？課間休息了，你是嗎？現(xiàn)在正在學(xué)校上課你是自由體嗎？5/27/202418約束——阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制條件約束：由周?chē)矬w構(gòu)成的、限制非自由體移動(dòng)的條件。5/27/202419約束：阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制條件。約束體：限制非自由體運(yùn)動(dòng)的周?chē)矬w。列車(chē)是非自由體鐵軌是約束體被約束物體約束5/27/202420約束力：約束對(duì)被約束體物體的作用力約束限制物體的運(yùn)動(dòng)，靠的就是約束力，也叫約束反力。鐵軌作用在車(chē)輪上的力就是約束力繩子作用在小球上的拉力力就是約束力5/27/202421約束反力：就是約束力，簡(jiǎn)稱(chēng)反力討論一下水杯和手機(jī)受到的約束力是什么力？5/27/202422大小方向作用點(diǎn)待定通過(guò)計(jì)算獲得與該約束所能阻礙的位移方向相反接觸部位約束反力的特點(diǎn)5/27/202423工程上力的分類(lèi)力主動(dòng)力約束力—能主動(dòng)引起物體運(yùn)動(dòng)或使物體有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力（重力、推力、風(fēng)力）—阻礙限制物體運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力

（軌道對(duì)車(chē)輪的力）（地板對(duì)講臺(tái)的力）荷載5/27/202424常見(jiàn)的四種約束及其約束反力Title

柔索約束

光滑接觸面約束鏈桿約束

圓柱鉸鏈約束5/27/202425第一種約束：柔索約束5/27/202426柔索：絕對(duì)柔軟、無(wú)質(zhì)量、無(wú)粗細(xì)、不可伸長(zhǎng)或縮短（或者本身質(zhì)量可以忽略不計(jì)）1.柔索約束5/27/202427柔索約束桁架：由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu)5/27/202428柔索只能承受拉力，約束力為拉力，作用線(xiàn)沿柔索背離物體。屬于這一類(lèi)約束的有:軟繩、鏈條或膠帶等。5/27/202429大小作用點(diǎn)未知通過(guò)計(jì)算獲得沿著柔索背離物體的方向柔索與物體的接觸點(diǎn)柔索約束反力的特點(diǎn)拉力FT5/27/202430約束力的方向與限制物體運(yùn)動(dòng)的方向相反限制該方向的運(yùn)動(dòng)柔索約束5/27/202431方向、作用點(diǎn)：柔索的約束反力FT通過(guò)接觸點(diǎn)，沿柔索而背離物體。約束體約束反力TWA柔繩約束限制方向反力方向5/27/202432

約束類(lèi)型與實(shí)例柔繩、鏈條、皮帶構(gòu)成的約束5/27/202433

約束類(lèi)型與實(shí)例柔繩、鏈條、皮帶構(gòu)成的約束5/27/202434柔繩、鏈條、皮帶構(gòu)成的約束

約束類(lèi)型與實(shí)例5/27/202435FT1FT2F’T1’F’T2皮帶的約束反力5/27/202436練習(xí)判斷A點(diǎn)、B點(diǎn)處的鏈條對(duì)物體的約束反力的方向。5/27/202437第二種約束：光滑接觸面約束5/27/202438接觸面絕對(duì)光滑摩擦力可忽略不計(jì)2.光滑接觸面約束5/27/2024395/27/202440約束力沿接觸面公法線(xiàn)方向并指向物體。FN法線(xiàn)切線(xiàn)5/27/202441大小作用點(diǎn)未知沿著接觸面的公法線(xiàn)方向指向物體兩個(gè)物體接觸的那點(diǎn)光滑接觸面約束反力的特點(diǎn)壓力FN(N)5/27/202442光滑接觸面約束

約束類(lèi)型與實(shí)例FNFNFN5/27/202443BAC公切面公法線(xiàn)5/27/202444光滑接觸面的約束反力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線(xiàn)，指向受力物體。FNAFNB判斷綠色桿狀物體在A點(diǎn)、B點(diǎn)處受到的的約束反力的方向。5/27/202445光滑接觸面的約束反力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線(xiàn)，指向受力物體。判斷半圓狀物體在A點(diǎn)、B點(diǎn)和C點(diǎn)處受到的的約束反力的方向。5/27/202446在不計(jì)摩擦的條件下，齒輪間的約束也屬于光滑面約束。5/27/202447光滑接觸面的約束反力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線(xiàn)，指向受力物體。切線(xiàn)法線(xiàn)FN5/27/202448判斷黃色圓球在A點(diǎn)、B點(diǎn)處受到的約束反力的方向。C練習(xí)ABABCAB判斷藍(lán)桿在B點(diǎn)、C點(diǎn)處受到的約束反力的方向。5/27/202449作業(yè)ABCDE求左圖的桿件和右圖的小球的約束反力，摩擦不計(jì)，重力都為G.繩5/27/202450第三種約束：圓柱鉸鏈約束5/27/202451銷(xiāo)釘連接的構(gòu)件中，只限制物體在垂直于銷(xiāo)釘軸線(xiàn)的任意方向上相對(duì)移動(dòng)，不限制其轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)摩擦3.圓柱鉸鏈約束5/27/202452圓柱鉸鏈約束兩個(gè)物體做出相同直徑的孔并用一個(gè)圓柱形銷(xiāo)釘連接起來(lái)，不計(jì)摩擦，即構(gòu)成圓柱鉸鏈5/27/202453

約束類(lèi)型與實(shí)例5/27/202454限制運(yùn)動(dòng)的方式限制方向反力方向5/27/202455約束特點(diǎn)：限制兩物體在垂直于銷(xiāo)釘軸線(xiàn)的平面內(nèi)沿任意方向相對(duì)移動(dòng)，而不能限制物體繞銷(xiāo)釘軸線(xiàn)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和沿軸線(xiàn)方向的相對(duì)移動(dòng)。圓柱鉸鏈軸限制向外移動(dòng)訂書(shū)機(jī)：圓柱鉸鏈約束5/27/202456鉸剪刀：圓柱鉸鏈約束5/27/202457光滑圓柱鉸鏈約束光滑圓柱鉸鏈約束AB

約束類(lèi)型與實(shí)例帶銷(xiāo)釘

一般不必分析銷(xiāo)釘受力，當(dāng)要分析時(shí)，必須把銷(xiāo)釘單獨(dú)取出畫(huà)受力圖。5/27/202458圓柱鉸鏈的力學(xué)簡(jiǎn)圖5/27/202459大小作用點(diǎn)未知不確定與銷(xiāo)釘軸線(xiàn)垂直的平面內(nèi)銷(xiāo)釘與物體的接觸點(diǎn)圓柱鉸鏈約束反力的特點(diǎn)5/27/202460圓柱鉸鏈的約束反力方向F5/27/202461圓柱鉸鏈的約束反力方向F力學(xué)簡(jiǎn)圖ABAFxFy圓柱鉸鏈的約束反力一般用其兩個(gè)分力表示。5/27/202462光滑圓柱鉸鏈約束FxFyF’xF’y作用點(diǎn)放在尾部作用點(diǎn)放在箭頭Fy=-F’yFx=-F’x5/27/202463力學(xué)簡(jiǎn)圖AFxFyABCBF’xF’y5/27/202464光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例

約束類(lèi)型與實(shí)例5/27/202465圓柱鉸鏈約束實(shí)例力學(xué)簡(jiǎn)圖ABC5/27/202466光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例

約束類(lèi)型與實(shí)例5/27/202467第四種約束：鏈桿約束5/27/202468兩端以鉸鏈與其它物體連接,不計(jì)自重且中間不受力的剛性直桿稱(chēng)鏈桿，只能限制物體沿鏈桿軸線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng)4.鏈桿約束5/27/202469鏈桿約束5/27/202470鏈桿約束5/27/202471鏈桿約束鉸鏈鉸鏈5/27/202472FAFBACB鏈桿約束AB

約束類(lèi)型與實(shí)例AB桿是AC桿的鏈桿約束AB桿是二力桿嗎？力學(xué)簡(jiǎn)圖AB桿既是鏈桿，也是二力桿5/27/202473大小作用點(diǎn)未知沿鏈桿軸線(xiàn)，方向相向、相背待定鏈桿與物體的物體的接觸點(diǎn)鏈桿約束反力的特點(diǎn)5/27/202474鏈桿和二力桿有什么區(qū)別和聯(lián)系？思考？ACB5/27/202475二力桿鏈桿鏈桿是二力桿，二力桿不一定是鏈桿鏈桿是直桿，二力桿可以是直桿或者曲桿鏈桿受力在桿的軸線(xiàn)上，二力桿是兩端點(diǎn)的連線(xiàn)5/27/202476CABABFAFB受力圖正確嗎?5/27/202477CABABFAFB

約束類(lèi)型與實(shí)例二力桿！5/27/202478球在空間受什么約束？火車(chē)行走靠什么約束？軸和軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)受什么約束？門(mén)只能轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能上下左右移動(dòng)？鞏固提高5/27/202479繩CDBAEO畫(huà)出藍(lán)色物體的受力圖G

G

5/27/202480繩CDE畫(huà)出藍(lán)色物體的受力圖G

脫離體G

FTD

FTE

5/27/202481BAO畫(huà)出藍(lán)色物體的受力圖G

G