002___约束与约束反力和受力分析

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1、121-3 1-3 约束与约束反力约束与约束反力1-4 1-4 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图 第一章第一章 静力学基础和物体的受力分析静力学基础和物体的受力分析目录目录31-3 1-3 约束与约束反力约束与约束反力1-4 1-4 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图 第一章第一章 静力学基础和物体的受力分析静力学基础和物体的受力分析目录目录4物体受力分析和受力图。物体受力分析和受力图。 教学要求：教学要求： 1 1、 掌握物体和简单物体系统受力分析。掌握物体和简单物体系统受力分析。 重点：重点：物体的受力分析物体的受力分析 难点：难点：物体的受力分析，基本性质、概念物体

2、的受力分析，基本性质、概念的具体应用。的具体应用。 学时安排：学时安排：2 2教学内容：教学内容：5约束反力：约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。约束给被约束物体的力叫约束反力。 一、概念一、概念自由体：自由体：位移不受限制的物体叫自由体。位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。位移受限制的物体叫非自由体。约束：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。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。）（这里，约束是名词，而不是动词的约束。）2-4 2-4 约束与约束反力约束与约束反力6大小常常是未知

3、的；大小常常是未知的；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；作用点在物体与约束相接触的那一点。作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：约束反力特点：GGN1N27绳索类绳索类只能受拉只能受拉，所以它们的约束反力是，所以它们的约束反力是作用在接触点作用在接触点，方，方向向沿绳索背离物体沿绳索背离物体。二、约束类型和确定约束反力方向的方法：二、约束类型和确定约束反力方向的方法：1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束PPTS1S1S2S2 8约束反力作用在接触点处作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体沿公法线，指

4、向受力物体2.光滑接触面的约束光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计光滑指摩擦不计)PPNNNANB93.光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束圆柱铰链圆柱铰链10AAXAYAA11固定铰支座固定铰支座12固定铰支座固定铰支座13滑槽与销钉滑槽与销钉（双面约束）（双面约束）1415活动铰支座（辊轴支座）活动铰支座（辊轴支座）N的实际方向也的实际方向也可以向下可以向下16活动铰支座（辊轴支座）活动铰支座（辊轴支座）定向支座、固定端支座等见绪论定向支座、固定端支座等见绪论17一、受力分析一、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；解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，

5、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，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这个过程称为物体的受力分析受力分析。 作用在物体上的力有：一类是作用在物体上的力有：一类是: :主动力主动力, ,如重力如重力, ,风力风力, ,气体气体 压力等。压力等。 二类是：被动力，即约束反力。二类是：被动力，即约束反力。 脱离体：脱离体：把需要研究的图形从周围的物体中分离出来，单独画出的简图。把需要研究的图形从周围的物体中分离出来，单独画出的简图。受力图：受力图：表示施力物体对研究对象的作用力（主动力和反力）的简明图形。表示

6、施力物体对研究对象的作用力（主动力和反力）的简明图形。2-5 2-5 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图18画物体受力图主要步骤为画物体受力图主要步骤为：选研究对象；选研究对象；取分离体；取分离体； 画上主动力；画上主动力；画出约束反力。画出约束反力。二、受力图二、受力图例例1XAYANDNENBND19例例2 画出下列各构件的受力图画出下列各构件的受力图QAOBCDE20QAOBCDE21QAOBCDE22例例3 画出下列各构件的受力图画出下列各构件的受力图说明：三力平衡必汇交说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特远处汇交，它是一种特殊情况

7、。殊情况。23例例4 尖点问题尖点问题应去掉约束应去掉约束应去掉约束应去掉约束24例例5 画出下列各构件的受力图画出下列各构件的受力图25三、画受力图应注意的问题三、画受力图应注意的问题除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触除重力、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，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。接触处必有力，力的方向由约束类型而定。2、不要多画力、不要多画力要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对

8、于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。它是哪一个施力体施加的。1、不要漏画力、不要漏画力26约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。不要把箭头方向画错。3、不要画错力的方向、不要画错力的

9、方向 即受力图一定要画在分离体上。即受力图一定要画在分离体上。4、受力图上不能再带约束。、受力图上不能再带约束。27一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。内力，就成为新研究对象的外力。对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局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。部或单个物体的受力图上要与之保持一致。 5、受力图上只画外力，不画内力。、受力图上只画外力，不画内力。 6 、

10、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相、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。互协调，不能相互矛盾。7 、正确判断二力构件。、正确判断二力构件。281-3 1-3 约束与约束反力约束与约束反力1-4 1-4 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图 第一章第一章 静力学基础和物体的受力分析静力学基础和物体的受力分析习题练习习题练习2930受受31 等腰三角形构架等腰三角形构架ABC的顶点的顶点 A，B，C都用铰链连接，底边都用铰链连接，底边AC固定，而固定，而AB边的中点边的中点D作用有平作用有平行于固定边行于固定边AC的力的力F，如图所示，如图

11、所示。不计各杆自重，试画出杆。不计各杆自重，试画出杆AB 和和BC 的受力图。的受力图。3233 用力用力F F 拉动碾子以轧平路面拉动碾子以轧平路面, ,重为重为G G的碾子受到的碾子受到一石块的阻碍，如图所示。试画出碾子的受力图。一石块的阻碍，如图所示。试画出碾子的受力图。34 如图所示，水平梁如图所示，水平梁ABAB用用斜杠支撑，斜杠支撑，A A ，C C ，D D三处均三处均为光滑铰链连接。匀质梁重为光滑铰链连接。匀质梁重G G1 1 ，其上放一重为，其上放一重为G G2 2 的电动的电动机。如不计杆机。如不计杆CDCD的自重，试的自重，试分别画出杆分别画出杆CDCD和梁和梁ABAB（

12、包括（包括电机）的受力图。电机）的受力图。352. 梁梁 AB（包括电动机）的受力图（包括电动机）的受力图36F 如图所示，梯子的两部如图所示，梯子的两部分分ABAB和和ACAC在在A A点铰接，又在点铰接，又在D D ，E E两点用水平绳连接。梯子放两点用水平绳连接。梯子放在光滑水平面上，若其自重在光滑水平面上，若其自重不计，但在不计，但在ABAB的中点处作用的中点处作用一铅直载荷一铅直载荷F F。试分别画出梯。试分别画出梯子的子的ABAB，ACAC部分以及整个系部分以及整个系统的受力图。统的受力图。37FFAyFFAxFB38F39F40 如图所示，重物重如图所示，重物重G = 20 kN

13、, ,用钢丝绳挂在支架的滑轮用钢丝绳挂在支架的滑轮B上，钢上，钢丝绳的另一端绕在铰车丝绳的另一端绕在铰车D上。杆上。杆AB与与BC铰接，并以铰链铰接，并以铰链A，C与墙与墙连接。如两杆与滑轮的自重不计并连接。如两杆与滑轮的自重不计并忽略摩擦和滑轮的大小，试画出杆忽略摩擦和滑轮的大小，试画出杆AB和和BC以及以及滑轮滑轮B的受力图。的受力图。3060413060423060306043 如图所示平面构架，由杆如图所示平面构架，由杆AB AB ， DEDE及及DBDB铰接而成。钢绳一端拴在铰接而成。钢绳一端拴在K K处，另一端绕过定滑轮处，另一端绕过定滑轮和动滑轮和动滑轮后拴在销钉后拴在销钉B B上。重物的重量为上。重物的重量为G G，各杆和滑轮的自重不计。（各杆和滑轮的自重不计。（1 1）试）试分别画出各杆，各滑轮，销钉分别画出各杆，各滑轮，销钉B B以以及整个系统的受力图；（及整个系统的受力图；（2 2）画出）画出销钉销钉B B与滑轮与滑轮一起的受力图；（一起的受力图；（3 3）画出杆画出杆AB AB ，滑轮，滑轮 ， ，钢绳，钢绳和重物作为一个系统时的受力图。和重物作为一个系统时的受力图。4445464748495051529. 杆杆AB，滑轮，滑轮， 以及重物、钢绳（包括销钉以及重物、钢绳（包括销钉B）一起的受力图）一起的受力图53作业作业