1、第第1 1章章 构件静力分析基础构件静力分析基础 1.1.基本概念（力、刚体）基本概念（力、刚体）2.2.静力学公理静力学公理 3.3.约束和约束反力约束和约束反力 4.4.受力图受力图 3.3.约束和约束反力约束和约束反力（1 1）概念）概念自由体：自由体：在空间可以自由运动，其位移不受任何限制的物体。在空间可以自由运动，其位移不受任何限制的物体。非自由体：非自由体：某些方向的位移受到限制的物体。某些方向的位移受到限制的物体。主动力：主动力：使物体产生运动或有运动趋势的力。使物体产生运动或有运动趋势的力。约束：约束：限制非自由体运动的物体。限制非自由体运动的物体。约束反力约束反力(反力反力)
2、：约束对非自由体的作用。约束对非自由体的作用。反力的作用点：反力的作用点：是约束与非自由体的接触点。是约束与非自由体的接触点。反力的方向：反力的方向：总是与该约束所能限制的运动方向相反。总是与该约束所能限制的运动方向相反。反力的大小：反力的大小：总是未知的。在静力学中可以利用相关平衡条件求出总是未知的。在静力学中可以利用相关平衡条件求出约束反力。约束反力。3.3.约束和约束反力约束和约束反力（2 2）约束的基本类型）约束的基本类型w 柔体约束柔体约束w 光滑面约束光滑面约束 w 光滑铰链约束光滑铰链约束 w 固定端约束固定端约束 3.3.约束和约束反力约束和约束反力柔体约束柔体约束w 特点：特
3、点：w 柔软易变形，只能承柔软易变形，只能承受拉受拉，不能承受压。柔性，不能承受压。柔性约束只能限制非自由体沿约束只能限制非自由体沿约束伸长方向的运动而不约束伸长方向的运动而不能限制其它方向的运动。能限制其它方向的运动。w 约束反力：约束反力：w 只能是只能是拉力拉力，作用在，作用在与非自由体的接触点处，与非自由体的接触点处，作用线沿柔索背离非自由作用线沿柔索背离非自由体。体。皮带传动皮带传动3.3.约束和约束反力约束和约束反力光滑面约束光滑面约束w 特点特点：w 无论两物体间的接触面是平面还是曲面，只能承无论两物体间的接触面是平面还是曲面，只能承受压受压而不能承受拉，只能而不能承受拉，只能限
4、制物体沿接触面法线方向的运动限制物体沿接触面法线方向的运动而而不能限制物体沿接触面切线方向的运动。不能限制物体沿接触面切线方向的运动。w 约束反力：约束反力：w 垂直于接触处的公切面，而指向非自由体。垂直于接触处的公切面，而指向非自由体。光滑接触面约束光滑接触面约束3.3.约束和约束反力约束和约束反力光滑铰链约束光滑铰链约束 w 特点：特点：w 两非自由体相互联接后，接触处的摩擦忽略不计，两非自由体相互联接后，接触处的摩擦忽略不计，只能限制两非自由体的相对移动，而不能限制两非自由只能限制两非自由体的相对移动，而不能限制两非自由体的相对转动的约束，包括体的相对转动的约束，包括中间铰链约束中间铰链
5、约束、固定铰链约固定铰链约束束和和活动铰支座活动铰支座三种类型。三种类型。w 约束反力：约束反力：w 通过铰链中心，大小、方向均未确定。一般用一对通过铰链中心，大小、方向均未确定。一般用一对通过铰链中心，大小未知的正交分力来表示。通过铰链中心，大小未知的正交分力来表示。但其中二但其中二力构件、活动铰支座的反力方向是可以确定的。力构件、活动铰支座的反力方向是可以确定的。3.3.约束和约束反力约束和约束反力 中间铰链约束：中间铰链约束：约束力特点：作用线通过销钉中心，垂直于销钉轴线，约束力特点：作用线通过销钉中心，垂直于销钉轴线，方向不定。方向不定。3.3.约束和约束反力约束和约束反力 固定铰链约
6、束：固定铰链约束：约束力特点：与中间铰相同。约束力特点：与中间铰相同。3.3.约束和约束反力约束和约束反力 活动铰支座：活动铰支座：约束力通过销钉中心，垂直于支承面，指向不定。约束力通过销钉中心，垂直于支承面，指向不定。3.3.约束和约束反力约束和约束反力固定端约束：固定端约束：w 特点：特点：w 一杆插入固定面的力学模型，一杆插入固定面的力学模型，如车刀与工件分别夹持如车刀与工件分别夹持在刀架和卡盘上，都是固定不动的在刀架和卡盘上，都是固定不动的。w 约束反力：约束反力：w 固定端既限制了非自由体的垂直与水平移动，又限制固定端既限制了非自由体的垂直与水平移动，又限制了非自由体的转动，故此在平
7、面问题中，可了非自由体的转动，故此在平面问题中，可将固定端约束将固定端约束的约束反力简化为一组正交的约束反力与一个约束力偶。的约束反力简化为一组正交的约束反力与一个约束力偶。4.4.受力图受力图 恰当地选取研究对象，正确地画恰当地选取研究对象，正确地画出构件的受力图是解决力学问题的关出构件的受力图是解决力学问题的关键。键。画受力图的具体步骤如下：画受力图的具体步骤如下：1.1.明确研究对象，画出分离体；明确研究对象，画出分离体；2.2.在分离体上画出全部主动力；在分离体上画出全部主动力；3.3.在分离体上画出全部约束反力。在分离体上画出全部约束反力。4.4.受力图受力图例例 1-1 1-1 一
8、重为一重为G G的球体的球体C C，用绳子，用绳子BABA系在光滑的系在光滑的铅垂墙壁上，试画出球体铅垂墙壁上，试画出球体C C的受力图。的受力图。GADBCGDBFTFNC 4.4.受力图受力图例例1-2 1-2 如图所示三铰拱桥，由左、右两半拱铰接如图所示三铰拱桥，由左、右两半拱铰接而成。设各拱自重不计，在半拱而成。设各拱自重不计，在半拱ABAB上作用有载上作用有载荷荷F F，试画出左半拱片，试画出左半拱片ABAB、右半拱、右半拱BCBC和整体的受和整体的受力图。力图。4.4.受力图受力图w 解：解：1）选取右半拱）选取右半拱BC为研究对象，画出受力图为研究对象，画出受力图 w 2）选取左
9、半拱）选取左半拱AC为研究对象，画出受力图为研究对象，画出受力图 左半拱左半拱AC受力图受力图 另一画法另一画法3)取整体为研究对象，画出受力图取整体为研究对象，画出受力图4.4.受力图受力图 例例1-31-3 如图曲柄冲压机工作简如图曲柄冲压机工作简图，皮带轮重为图，皮带轮重为G G，冲头，冲头C C及及连杆连杆BCBC的重量忽略不计，冲的重量忽略不计，冲头头C C所受工作阻力为所受工作阻力为Q Q。试画。试画出带轮出带轮A A、连杆、连杆BCBC、冲头、冲头C C和和整个系统的受力图。整个系统的受力图。解：解：（1）先取冲头为研究对象）先取冲头为研究对象（2）画出研究对象分离体）画出研究对象分离体（3）画出全部主动力）画出全部主动力（4）画出全部约束反力）画出全部约束反力连杆受力图连杆受力图取连杆为对象取连杆为对象画出受力图：画出受力图：二力杆二力杆带轮受力图带轮受力图取带轮为对象取带轮为对象 画出受力图：画出受力图：画出整体受力图画出整体受力图 取整体为对象取整体为对象BCAGABWFWBGABCAFNMFNMMMGCGCFFAXFAY例题例题1-4 1-4 画出下图杆画出下图杆ABAB和球的受力图和球的受力图
