02约束和约束力

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1、静力学第一章静力学公理和物体的受力分析第一章静力学公理和物体的受力分析§1-1静力学公理公理1二力平衡条件作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是这两个力的大小相等、方向相反、且作用在同一直线上。如图所示。F=-F12公理2加减平衡力系原理在作用于刚体的力系中，加上或减去任意的平衡力系，并不改变力系对刚体的作用。同样，该公理只适用于刚体而不适用于变形体。静力学第一章静力学公理和物体的受力分析由此公理可以导出下列推论：推论力的可传性作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的

2、作用。图(a)图(b)图(c)静力学第一章静力学公理和物体的受力分析公理3力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力，可以合成一个合力。合力的作用点仍在该点，其大小和方向由这两个力为边构成的平行四边形的对角线来确定。如图(a)所示。即F=F+FR12图(a)图(b)图(c)也可以由力的三角形来确定合力的大小和方向，如图(b)(c)。静力学第一章静力学公理和物体的受力分析推论三力平衡汇交定理作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中任意两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面内。图

3、（a)图（b)静力学第一章静力学公理和物体的受力分析公理4作用和反作用力定律作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反，且沿同一直线分别作用在两个相互作用的物体上。若用F、F′分别表示为作用力和反作用力，则有F=-F′但一定要注意：这两个力是分别作用在两个相互作用物体上，它们不是一对平衡的力。公理5刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。静力学第一章静力学公理和物体的受力分析由上图可见，刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。静力学第一章静力学公理和物

4、体的受力分析§1-2约束和约束力在力学中，我们所研究的物体，与其周围的其它物体总是以某一方式联系着，其中有些物体它们在空间的位移不受任何限制，称为自由体。如在空中飞行的鸟、飞机、炮弹、火箭等等。有些物体在空间的位移受到某种预加的限制，称为非自由体。如电灯用电灯线吊在屋顶上，火车在铁轨上运行，炮弹在炮筒中运动等，电灯、火车、炮弹的位移都受到了某种限制。对非自由体的某些位移起限制作用的其周围物体，称为约束。如上述灯线、轨道、炮筒分别是电灯、火车和炮弹的约束。根据力的定义，约束对其被约束物体的作用，实际上就有力的作用，这种力

5、称为约束力。它的大小是未知的，以后可用平衡条件求出，但它的方向必与该约束对被约束的物体所能阻止的位移方向相反。静力学第一章静力学公理和物体的受力分析§1-2约束和约束力自由体：物体它们在空间的位移不受任何限制。非自由体：物体在空间的位移受到某种预加的限制。根据力的定义，约束对其被约束物体的作用，实际上就有力的作用，这种力称为约束力。约束力的方向必与该约束对被约束的物体所能阻止的位移方向相反。静力学第一章静力学公理和物体的受力分析约束和约束反力1、具有光滑接触面的约束（光滑面约束）两接触表面光滑，不计摩擦。该类约束的特点

6、不能限制物体沿切线向位移，它只能阻碍物体沿接触表面公法线向约束内部的位移。因此，此类约束力，作用在接触点处，方位沿接触表面的公法线，指向被约束物体，只能是压力，称为法向约束力。一般用F表示。NPPFN静力学第一章静力学公理和物体的受力分析静力学第一章静力学公理和物体的受力分析2、由柔软的绳索、胶带、链条等构成的约束（柔绳约束）柔软体约束本身只能承受拉力。FT故该类约束力，作用在连接点处或假设截割处，方向沿着柔软体的轴线，而指向背离物体。只能是拉力。通常用F或F表示。TPP静力学第一章静力学公理和物体的受力分析3.光滑铰

7、链约束光滑铰链型约束,实质上仍是光滑接触面约束,不过它限制了两物体的相对移动,而不限制两物体的相对转动。(1)圆柱型铰链(销钉)静力学第一章静力学公理和物体的受力分析ⅡⅠ为更一般化,我们将它抽象成上图所示，并将销钉固结在其中任一个零件上，如Ⅰ零件Ⅱ上，这样原来是三个零件组成Ⅱ的，现变为两个零件；原先零件Ⅰ与Ⅱ是没有直接作用而是通过销钉A来联系，现在由两个零件Ⅰ和Ⅱ直接作用。作用力和反作用力分别作用在Ⅰ和Ⅱ上。静力学第一章静力学公理和物体的受力分析(2)固定铰链支座如果连接铰链中有一个零件固定在地面或机架上，则铰链A就成

8、为固定铰链支座约束。此类约束广泛应用于桥梁、机械工程中。静力学第一章静力学公理和物体的受力分析静力学第一章静力学公理和物体的受力分析（3）向心轴承（径向轴承）向心轴承又称径向轴承。轴可在固定孔内（轴承内）任意转动，也可以沿孔的中心线移动，但是轴承阻碍轴沿径向向外的位移。与铰链约束一样，轴与轴承接点位置不确定，约束力的作用线方位不能