机械设计基础分析计算题（机械设计实用计算1之常见约束）

三力平衡汇交定理：

作用在刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。（逆定理不存在）

约束：对非自由体的位移起限制作用的物体。

约束力：约束对非自由体的作用力。

约束力的特点：力的大小待定；方向与该约束所能阻碍的位移方向相反；作用点在接触处。

工程常见的约束：

1、光滑接触约束:具有光滑接触面（线、点）的约束。

光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力（压力）。

2、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束。

柔索只能受拉力，又称张力。

柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。

胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力。

3、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等）

（1） 、径向轴承（向心轴承）

约束特点： 轴在轴承孔内，轴为非自由体、轴承孔为约束。

约束力： 当不计摩擦时，轴与孔在接触为光滑接触约束——法向约束力。

约束力作用在接触处，沿径向指向轴心。

当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变。

可用二个通过轴心的正交分力表示。

（2） 、光滑圆柱铰链

圆柱铰链简称铰链，它是由销钉将两个孔构件连接在一起而成的，如果两个构件中有一个固定在底面或机架上，这种约束称为固定铰链支座，简称固定铰支。

约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀。

约束力：

光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，与轴承一样，可用两个正交分力表示。

一般不必分析销钉受力，当要分析时，必须把销钉单独取出。

（注：随着构件上所受的主动力不同，销钉和孔的接触点的位置也随之不同。所以，当主动力尚未确定时，约束力的方向预先不能确定。但其作用线必垂直于销钉并通过圆心。即约束力通过铰链中心，方向待定。）

（3） 、固定铰链支座

约束特点：

由上面构件1或2 之一与地面或机架固定而成。

约束力：与圆柱铰链相同

以上三种约束（径向轴承、光滑圆柱铰链、固定铰链支座）其约束特性相同，均为轴与孔的配合问题，都可称作光滑圆柱铰链。

4、其他类型约束

（1）、滚动支座

约束特点：

在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成。

约束力：构件受到垂直于光滑面的约束力，指向不定。

(2) 、球铰链

约束特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任意转动，但构件与球心不能有任何移动。

约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题。

约束力通过接触点，并指向球心，是一个不能预先确定的空间力。可用三个正交分力表示。

（3）、止推轴承

约束特点：

止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制。

约束力：比径向轴承多一个轴向的约束反力，亦有三个正交分力

5、链杆约束：

两端铰链连接、自重不计的直杆定义为链杆，也称为二力杆。约束力沿链杆

的中心线，指向不定。（弯曲二力杆，约束力作用线在杆两端点连线上。）

二力构件：两点受力、自重不计的构件。

往期精彩推荐：

机械设计常用资料（十一）之同轴度、对称度和跳动度公差

90页精华PPT，帮你彻底看懂《机械设计之齿轮机构》

欢迎关注非标机械设计学习分享

,