理论教育 常见约束类型及特点分析

常见约束类型及特点分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:常见的约束类型有柔性约束、光滑接触面约束、光滑圆柱铰链约束、固定端约束等。图1-20中间铰链约束的结构与受力分析结构符号约束力如果圆柱铰链中有一构件与机架或基础固定在一起时,则称为固定铰链约束,如图1-21所示。图1-22活动铰链支座约束的结构与受力分析4.固定端约束固定端约束是指将物体的一端完全固定,使物体既不能移动又不能转动的约束。图1-23固定端约束的结构与受力分析

常见约束类型及特点分析

常见的约束类型有柔性约束、光滑接触面约束、光滑圆柱铰链约束、固定端约束等。

1.柔性约束

柔性约束由柔软的绳索、链条、皮带等构成,它们也称为柔索约束。柔性约束对物体的约束力是沿着柔体的中心线背离被约束物体的拉力,如图1-18所示。

图1-18 柔性约束

绳索、链条、皮带等对物体的约束力作用在接触点上,方向是沿着绳索、链条、皮带等而背离物体。绳索、链条、皮带等只承受拉力,不承受压力

2.光滑接触面约束

当两个物体接触面上的摩擦力与其他力相比很小,可忽略摩擦力,可将接触面看成是完全光滑的,这种约束称为光滑面约束,如图1-19所示。例如,导轨与车轮、汽缸壁与活塞等均可视为光滑接触面约束。

图1-19 光滑接触面约束

光滑接触面约束只能阻止物体沿接触点(或接触面)公法线方向的运动,而不能限制物体沿接触面切线方向的运动。因此,光滑接触面约束的方向是通过接触点并沿着公法线指向被约束物体,这种约束力也称为法向反力。

3.光滑圆柱铰链约束

两个以上构件通过圆柱面接触,构成只能绕销轴回转中心相对转动,不能发生相对移动而构成的约束,称为光滑圆柱铰链约束。根据被连接物体的形状、位置及作用进行分类,光滑圆柱铰链约束可分为中间铰链约束(两个构件可作相对转动)、固定铰链支座约束(构件中一个固定在机架或基础上)和活动铰链支座约束(支座中有几个圆柱滚子可沿某一方向滚动)。

如图1-20所示,构件1和构件2分别是两个带圆孔的构件,将圆柱销穿入构件1和构件2的圆孔中,便构成了中间铰链约束。中间铰链对物体的约束特点是:约束力的作用线通过圆柱销中心,大小和方向不确定,通常用通过圆柱销中心的两个正交分力来表示。(www.daowen.com)

图1-20 中间铰链约束的结构与受力分析

(a)结构 (b)符号 (c)约束力

如果圆柱铰链中有一构件与机架或基础固定在一起时,则称为固定铰链约束,如图1-21所示。例如,门窗上的合页轴承中的轴等都是固定铰链约束。固定铰链对物体的约束特点与中间铰链约束相同。

图1-21 固定铰链约束的结构与受力分析

如果将固定铰链支座底部安装若干滚子,并与支承面接触,则构成活动铰链支座约束,如图1-22所示。活动铰链支座对物体的约束特点是:约束力只能限制构件沿支承面垂直方向的移动,不能阻止物体沿支承面的运动或绕圆柱销轴线的转动,因此,活动铰链支座的约束力通过圆柱销中心,并垂直于支承面。

图1-22 活动铰链支座约束的结构与受力分析

4.固定端约束

固定端约束是指将物体的一端完全固定,使物体既不能移动又不能转动的约束。如图1-23所示。固定端约束的构件可以用一端插入刚体内的悬臂梁来表示。固定端约束限制物体沿任何方向的移动和转动,即物体既不能移动也不能转动,完全被固定。固定端约束产生一个限制物体沿任何方向移动的约束力(或两个正交分力)和一个限制转动的约束力偶。例如,在车床上用卡盘夹紧的工件和固定在刀架上的车刀,它们被限制在约束处,不能沿任何方向移动与转动。

图1-23 固定端约束的结构与受力分析

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