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知识点主要内容:
这类约束有向心轴承、圆柱形铰链和固定铰链支座等。
(1)向心轴承(径向轴承)
图左中所示为轴承装置,可画成如图右所示的简图。轴可在孔内任意转动,也可沿孔的中心线移动;但是,轴承阻碍轴沿径向向外的位移。忽略摩擦,当轴和轴承在某点A光滑接触时,轴承对轴的约束力
http://4a.hep.edu.cn:8088/NCourse/lllxka/courseware/liliweb1/chapter1/02/images/01_02_06.gif作用在接触点A,且沿公法线指向轴心(左)。
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但是,随着轴所受的主动力不同,轴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。然而,无论约束力朝向何方,它的作用线必垂直于轴线并通过轴心。这样一个方向不能预先确定的约束力,通常可用通过轴心的两个大小未知的正交分力http://4a.hep.edu.cn:8088/NCourse/lllxka/courseware/liliweb1/chapter1/02/images/01_02_07.gif的指向暂可任意假定。
(2) 圆柱铰链和固定铰链支座
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如图所示的三铰拱,它是由两个构件通过圆柱铰链C以及固定铰链支座 A 和
B 连接而成。圆柱铰链简称铰链,它是由销钉C将两个钻有同样大小孔的构件连接在一起而成(图c),其简图如图a的铰链C。如果铰链连接中有一个固定在地面或机架上作为支座,则这种约束称为固定铰链支座,简称固定铰支,如图c中所示的支座B。其简图如图a所示的固定铰链支座A和B。
在分析铰链 C
处的约束力时,通常把销钉C固连在其中任意一个构件上,如构件II;则构件I、II互为约束。显然,当忽略摩擦时,构件II上的销钉与构件I的结合,实际上是轴与光滑孔的配合问题。因此,它与轴承具有同样的约束性质,即约束力的作用线不能预先定出,但约束力垂直轴线并通过铰链中心,故也可用两个大小未知的正交分力
http://4a.hep.edu.cn:8088/NCourse/lllxka/courseware/liliweb1/chapter1/02/images/01_02_08.gif',
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来表示,如图 b所示。其中 http://4a.hep.edu.cn:8088/NCourse/lllxka/courseware/liliweb1/chapter1/02/images/01_02_08.gif',
http://4a.hep.edu.cn:8088/NCourse/lllxka/courseware/liliweb1/chapter1/02/images/01_02_09.gif =- http://4a.hep.edu.cn:8088/NCourse/lllxka/courseware/liliweb1/chapter1/02/images/01_02_09.gif'
,表明它们互为作用与反作用关系。
同理,把销钉固连在
A,B支座上,则固定铰支A,B对构件I,II的约束力分别为 http://4a.hep.edu.cn:8088/NCourse/lllxka/courseware/liliweb1/chapter1/02/images/01_02_10.gif ,如图 b所示。
当需要分析销钉 C
的受力时,才把销钉分离出来单独研究。销钉C 的受力图如图d所示。
当将销钉 C
与构件II固连为一体时,铰链C处的约束力仍如图b所示。
请读者思考,若将销钉 C
与构件I固连,铰链C
处的约束力将如何表达?
上述三种约束
(向心轴承、铰链和固定铰链支座),它们的具体结构虽然不同,但构成约束的性质是相同的,都可表示为光滑铰链
此类约束的特点是只限制两物体径向的相对移动,而不限制两物体绕铰链中心的相对转动及沿轴向的位移。
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