平面力系学习课件.ppt
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1、(二)约束、约束反力、物体受力分析与受力图,翻斗车,(二) 约束与约束反力,机械实例1,任务1:计算约束反力,任务1:计算约束反力。车斗与物料总重为50kN ,车斗有效长度4.2M,设质量中心位于车斗中心,车斗倾角30,如液压缸活塞杆倾斜角为60,作用点在车斗前1/3处,支撑铰链在车斗后1/3处,不计构件接触处的摩擦力和后部分重量。试求铰链A 的力XA、YA。,(二) 约束与约束反力,2.图示重物重为Q=30kN,由绳索AB、AC悬挂,求AB、AC的约 束反力。,任务2:计算钢索约束反力,2:图示重物重为Q=30kN,由绳索AB、AC悬挂,求AB、AC的约 束反力。,1).取研究对象 -力系的
2、汇交点A,3).建立坐标系,4).列出对应的平衡方程,5).解方程,解:,2)作受力图,(二) 约束与约束反力,反铲挖掘机工作装置的结构简图,机构由转台1、动臂2、动臂缸筒3及活塞杆4、斗杆缸筒5及活塞杆6、斗杆7、转斗缸筒8及活塞杆9、铲斗10共10个构件组成。三个液压缸为原动件,分别驱动动臂2绕A点转动、斗杆7绕F点转动、铲斗10绕I点转动;铲斗10为工作构件。,(二) 约束与约束反力,反铲挖掘机工作装置的机构运动简图,(二) 约束与约束反力,(二) 约束与约束反力,(二) 约束与约束反力,1约束与约束反力的基本概念 自由体:位移不受限制的物体称为自由体。非自由体:位移受限制的物体称为非自
3、由体。,约束是指对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。而约束限制物体运动的力称为该物体的约束反力。 能够使物体产生运动趋势或运动的力称为主动力,如重力、拉力、推力。而阻碍物体运动或运动趋势的力,称为被动力。约束反力是阻碍物体运动的力,属被动力。 确定约束反力有如下原则:(1)约束反力的作用点就是约束与被约束物体的相互接触点或相互连接点;(2)约束反力的方向与该约束所阻碍的运动趋势方向相反;(3)约束反力的大小可采用平衡条件计算确定。,(二) 约束与约束反力,(二) 约束与约束反力,2.常见约束类型 (1)柔性体约束 工程上常见的传动带、柔软的绳索和链条等构成的约束称柔性体约束。 绳索本身只
4、能承受拉力,不能承受压力。绳索给物体的约束力也只能是拉力。 由图所示,绳索对物体的约束力大小与重物相等,作用点为绳索和重物的接触点,方向沿着绳索背离物体,通常用T表示这类约束力。,(二) 约束与约束反力,1.约束反力的作用线:通过接触点,沿柔体中心线; 2.方向:背离被约束的物体,即为拉力; 3.大小:未知; 4.字母表示:FT 。,(二) 约束与约束反力,(2)光滑面约束 当两物体直接接触,且表面光滑,接触处摩擦力很小,可略去摩擦不计,这种光滑面构成的约束称为光滑面约束。这类约束不能限制物体沿约束表面切线的位移,只能阻碍物体沿接触面法线并向约束内部的位移。因此,光滑接触面的约束力必通过接触点
5、,方向沿着接触面在该点的公法线并指向受力物体。这类约束力称法向力,常用N表示,如图所示。,1.约束反力的作用线:通过接触点,沿接触面在该点的垂线; 2.方向:指向被约束的物体,即为压力; 3.大小:未知; 4.字母表示:FN,(二) 约束与约束反力,(3)光滑铰链约束 由铰链构成的约束称铰链约束。圆柱销钉将两个具有相同大小圆柱孔的构件连接在一起,如图a所示。物体B的运动受到圆柱销钉C的限制,只能转动,不能移动。图b所示的连杆与曲柄用曲柄销连接(A处),连杆与活塞用活塞销连接(B处),它们都是铰链连接。,铰链约束,1.约束反力的作用线:通过接触点,垂直于销钉轴线,通常采用两个互相垂直的力表示;
6、2.方向:指向不定; 3.大小:未知; 4.字母表示:Fx、Fy,(二) 约束与约束反力,(4)滚动支座约束 该约束由在铰链支座与光滑支承面间安装几个辊轴构成,亦称辊轴支座约束。,滚动支座的约束性质与光滑面约束相同,其约束力垂直于支承面,通过销钉中心。,(5)固定铰支座,1.作用线:通过接触点,通常采用两个互相垂直的力表示; 2.方向:指向不定; 3.大小:未知; 4.字母表示:Fx、Fy,(二) 约束与约束反力,(二) 约束与约束反力,(6)固定端约束 构件与支承物固定在一起,构件在固定端既不能沿任何方向 移动(也就是说上下、左右都不能移动),同时也不能转动 例如:建筑物中的阳台。,1.作用
7、线:通过接触点,通常采用两个互相垂直的力及一个力偶表示; 2.方向:指向不定; 3.大小:未知; 4.字母表示:Fx、Fy,M,(三) 物体受力分析和受力图,受力分析 在工程实际中,为了求未知的约束力,需根据已知力,应用平衡条件求解。为此需对构件的受力个数、受力方向和作用位置进行分析,这个分析过程称物体的受力分析。 受力图为研究物体的受力情况,需把研究的物体(称受力体)从周围的物体(称施力体)中分离出来,单独画出它的简图,这个步骤叫做取研究对象或取分离体。然后画出分离体上所受的力(包括主动力和约束力),这种表示物体受力的简明图形,称为受力图。,例1 画出下列各构件的受力图,说明:三力平衡必汇交
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