§3-1

約束與約束反力

阻礙物體運動的周圍物體則稱為約束。

約束對于物體的作用力稱為約束力（或約束反力），也常簡稱為反力。

與約束力相對應(yīng)，有些力主動地使物體運動或使物體有運動趨勢，這種力稱為主動力。如重力、水壓力、土壓力等等都是主動力，工程上也常稱作荷載。確定約束力方向的原則是：約束力的方向總是與約束所能阻止的運動方向相反。

工程中常見的約束：v

一、

柔

索

繩索、鏈條、皮帶等屬于柔索類約束。由于柔索只能承受拉力，所以柔索給予所系物體的約束力作用于接觸點，方向沿柔索中心線而背離物體。

二、

光滑接觸面

光滑接觸面的約束力通過接觸點，沿接觸面在該點的公法線，并為壓力（指向物體內(nèi)部）。

光滑接觸約束示例：三、

鉸支座與鉸連接上擺銷釘下擺鉸的組成C鉸鏈簡圖AFAxFAy鉸鏈約束力2、固定鉸支座

約束力：與圓柱鉸鏈相同。AFAxFAyA3．活動鉸支座或輥軸支座

在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成．約束力：構(gòu)件受到垂直光滑面的約束力．4、

連

桿

連桿只在兩端各受一力，是二力桿。所以，桿ＡＢ的兩端所受的力

及

除必定沿ＡＢ線作用外，還有：

5、

球鉸支座

6、

徑向軸承與止推軸承

徑向軸承止推軸承7、

固定支座與固定連接

§3－2

受力分析和示力圖

一、

計算簡圖

選擇計算簡圖的原則：選擇計算簡圖通常包括以下一些內(nèi)容：1.能正確反映實際結(jié)構(gòu)（或機構(gòu)）的工作性能；2.便于力學計算。1.結(jié)構(gòu)的簡化2.約束的簡化3.荷載的簡化4.確定尺寸二、

結(jié)構(gòu)計算簡圖舉例

吊臂：結(jié)構(gòu)的簡化約束的簡化2荷載的簡化標注尺寸計算簡圖約束的簡化1三、

受力圖（或示力圖）在確定的考察對象上畫上別的物體作用于它的力(包括主動力和約束力)，這樣構(gòu)成的圖形稱為示力圖或受力圖，有時也叫隔離體圖。作示力圖是解答力學問題的第一步工作，也是很重要的一步工作，不能省略，更不容許有任何錯誤。正確作出示力圖，可以清楚表明物體受力情況和必需的幾何關(guān)系，有助于對問題分析和所需數(shù)學方程的建立，因而也是求解力學問題的一種有效的手段。如果不畫示力圖，求解將會發(fā)生困難，乃至無從著手。如果示力圖錯誤，必將導(dǎo)致錯誤結(jié)果，在實際工作中就會造成生產(chǎn)建設(shè)的損失，有時甚至會造成極嚴重的危害。因此，在學習力學時，必須一開始就養(yǎng)成良好習慣，認真地、一絲不茍地作示力圖，再據(jù)以作進一步的分析計算。

畫示力圖的步驟：1.選取研究對象，畫脫離體圖；2.畫脫離體受到的主動力；3.分析脫離體受到的約束力；4.檢查。脫離體：把研究對象從與它有聯(lián)系的周圍物體中分離出來，解除約束后的這個物體稱為脫離體。例題1

在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A

重G1，借本身重量和摩擦不計的理想滑輪C和柔繩維持在仰角是

的光滑斜面上，繩的一端掛著重G2的物塊B。試分析物塊B

,球A和滑輪C的受力情況，并分別畫出平衡時各物體的受力圖。

CGBHEG1AFDG2解：

1.物塊B的受力圖。例題1BDG2FD

CGBHEG1AFDG2AG1FFFEFE例題1

CGBHEG1AFDG2例題1CIFGGFHH

CGBHEG1AFDG2

3.滑輪

C的受力圖。FCxFCy例題2

等腰三角形構(gòu)架ABC

的頂點A，B，C

都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB

邊的中點D作用有平行于固定邊AC

的力F，如圖所示。不計各桿自重，試畫出桿AB

和BC

的受力圖。BECABFD例題2解：1.

桿BC的受力圖。FBFCBCBECABFD2.

桿AB的受力圖。表示法一表示法二BDAFFAxFAyFBBDAHFFAFB解：例題2BECABFD

用力F拉動碾子以軋平路面,重為G

的碾子受到一石塊的阻礙，如圖所示。試畫出碾子的受力圖。ABF例題3

碾子的受力圖為:GAFNABFNB解：例題3ABFF

屋架如圖所示。A處為固定鉸鏈支座，B處為活動支座擱在光滑的水平面上。已知屋架自重G，在屋架的AC邊上承受了垂直于它的均勻分布的風力，單位長度上承受的力為q。試畫出屋架的受力圖。ABCGq例題4屋架的受力圖為：ABC解：例題4GFAyFAxFBqABCGq

如圖所示，水平梁AB用斜杠支撐，A，C，D三處均為光滑鉸鏈連接。勻質(zhì)梁重G1

，其上放一重為G2

的電動機。如不計桿CD的自重，試分別畫出桿CD和梁AB（包括電機）的受力圖。ABDCG1G2例題5

1.斜桿CD的受力圖。

CDFDFC解：例題5ABDCG1G2

2.梁AB（包括電動機）的受力圖。ABDABDCG1G2FAyFAxG1G2例題5

如圖所示，梯子的兩部分AB和AC在A點鉸接，又在D，E兩點用水平繩連接。梯子放在光滑水平面上，若其自重不計，但在AB的中點處作用一鉛直載荷F。試分別畫出梯子的AB，AC部分以及整個系統(tǒng)的受力圖。FABCDEH例題6

1.梯子AB部分的受力圖。

解：例題6FABCDEHABHDFAyFFAxFB

2.梯子AC部分的受力圖。

ACE例題6FCFABCDEH

3.梯子整體的受力圖。

ABCDEHFFBFC例題6FABCDEH

如圖所示平面構(gòu)架，由桿AB，

DE及DB鉸接而成。鋼繩一端拴在K處，另一端繞過定滑輪Ⅰ和動滑輪Ⅱ后拴在銷釘B上。重物的重量為G，各桿和滑輪的自重不計。（1）試分別畫出各桿，各滑輪，銷釘B以及整個系統(tǒng)的受力圖；（2）畫出銷釘B與滑輪Ⅰ一起的受力圖；（3）畫出桿AB，滑輪Ⅰ，Ⅱ，鋼繩和重物作為一個系統(tǒng)時的受力圖。

例題8DⅡKCABEⅠG1.桿BD的受力圖。FBDFDBDB解：例題8DⅡKCABEⅠG2.整體的受力圖。DⅡKCABEⅠGFAFExFEyACB

2.桿AB（B處仍為沒有銷釘?shù)目祝┑氖芰D。FAFCyFCxFBxFBy例題8DⅡKCABEⅠGECKD3.桿DE的受力圖。FKFEyFEx

4.輪Ⅰ(B處為沒有銷釘?shù)目祝?，的受力圖。BⅠFB1yFB1x例題8DⅡKCABEⅠG5.輪Ⅱ的受力圖。ⅡF2F1FB例題8DⅡKCABEⅠG

6.銷釘B的受力圖。B例題8DⅡKCABEⅠG

7.整體的受力圖。例題8DⅡKCABEⅠGFAFExF