城市轨道交通机械基础教学课件作者徐坚第7章课件.ppt

(2)力偶矩　实践证明，力偶对物体产生转动的效果，不但与力偶中力的大小有关，还与力偶臂的长短有关。因此，在同一平面内可以用力与力偶臂的乘积加上区分力偶不同转向 7.2.5　力的平移定理 图7-19　力的平移 定理　作用在刚体上某点的力F，可平行移动到刚体内任一点，但同时需附加一力偶，附加力偶矩等于原力对该点之矩。 7.2.5　力的平移定理 图7-20　攻螺纹扳手单手施力受力分析 力的平移定理常用在生产和生活实际中物体的受力分析。例如，用扳手和丝锥攻螺纹时，如果只用一只手在扳手的一端A加力F，由力的平移定理可知，等效于在转轴O处加一个与F等值平行的力F′和一附加力偶M，附加力偶矩的大小Fd=MO(F)(?)，如图7-20所示。附加力偶可以使丝锥转动，但力F′却使丝锥弯曲，影响攻螺纹精度，甚至使丝锥折断，因此这样操作是不允许的，实际操作中必须双手在扳手的两端垂直施力。 7.3　受力分析和受力图 7.3.1　约束与约束反力1.约束 在工程结构中，每一零件一般都根据工作要求以一定方式和周围其他零件联系，它的运动会因此而受到一定限制。例如，桥梁因受到桥墩的限制而不能向下运动；轨道车辆受到铁轨的限制，只能沿轨道行驶；电机转子受到轴承的限制，只能绕轴线转动等。 2.约束反力 约束既然限制物体的运动，它就必须承受该物体对它的作用力，根据作用与反作用定理，约束也对该物体产生反作用力。将约束对研究物体的反作用力称为约束反作用力，简称约束反力或约束力。3.约束反力的方向 既然约束是用来限制物体某些运动的，那么约束反力的方向必与该约束所能限制的运动方向相反。如图7-21所示。 4.主动力 主动力是使物体主动产生运动或运动趋势的力，如物体的重力、对物体的推力、拉力等，一般为已知力。 图7-21　约束反力分析 7.3.2　工程中常见的约束类型及其约束反力 图7-22　起重机起吊重物 1.柔索约束 柔软的绳索、皮带、链条等可变形物体构成的约束统称为柔索约束。其特点是只能承受拉力而不能抵抗其他方向的受力。所以柔索约束的约束反力一定是通过柔索与物体的连接点，沿着柔索中心线而背离物体的拉力，通常用符号FT表示。图7-22a所示为用钢绳悬挂一重物，重物的受力如图7-22b所示。 7.3.2　工程中常见的约束类型及其约束反力 图7-23　光滑面约束实例 2.光滑面约束 两物体相互接触，如果可以忽略接触面间的摩擦，这种约束称为光滑面约束。其特点是只能限制物体沿接触面公法线压入接触面的运动，而不限制被约束物体沿接触面的切线方向运动。要保证两物体相互接触，接触面间只能是压力，而不能是拉力。因此，光滑面约束的约束反力是过接触点，沿接触面的公法线，并指向受力物体的压力。这种约束反力也常称作法向反力，一般用符号FN表示，如图7-23和图7-24所示。 7.3.2　工程中常见的约束类型及其约束反力 图7-24　轨道车辆车轮受力 7.3.2　工程中常见的约束类型及其约束反力 图7-25　中间铰约束原型 3.光滑圆柱形铰链约束 将两个带有圆孔的物体用一圆柱形销钉连接，并忽略连接处的摩擦，一般有以下三种形式。 (1)中间铰约束　将两个或更多构件在其连接处各钻一直径相同的孔，然后用一直径相同的圆柱形销钉将它们穿起来连接在一起。图7-25a、b即表示A、B两个构件用销钉C连接在一起。这种铰链应用比较广泛，如门、窗的合页，折叠式升降机及装载机铲臂等。中间铰约束常画成图7-26所示的简图。 7.3.2　工程中常见的约束类型及其约束反力 图7-26　中间铰约束简图 7.3.2　工程中常见的约束类型及其约束反力 图7-27　中间铰受力 7-27a所示的反力FC。由于接触点K的位置一般不能预先确定，因此FC的方向也不能预先确定。但知道FC一定通过销钉中心C，在实际分析中，通常用过铰链中心的两个互相垂直的分力FCx、FCy来代替FC，如图7-27b所示。 7.3.2　工程中常见的约束类型及其约束反力 图7-28　固定铰链支座约束 (2)固定铰链支座约束　当中间铰约束中有一构件为固定件，其结构和简图分别如图7-28a、b所示。 7.3.2　工程中常见的约束类型及其约束反力 图7-29　活动铰链支座约束 (3)活动铰链支座约束　将固定铰链支座中的固定支座下放几个圆柱形滚子，改为支座可以在滚子上沿支承面移动，其构造如图7-29a所示。在大型桥梁、屋架等结构中，为保证被支承构件在温度变化和载荷作用下能自由伸缩并绕支座转动，常常一端使用这种约束。 7.3.2　工程中常见的约束类型及其约束反力 图7-30　固定端约束实例 4.固定端约束如图7-30所示，夹紧在刀架上的车刀和楼房