首页 理论教育光滑铰链约束在工程应用中的形式与实例

光滑铰链约束在工程应用中的形式与实例

【摘要】:工程中光滑铰链约束应用广泛,形式多样,常见的主要有以下三种类型:固定铰链支座约束、可动铰链支座约束、中间铰链约束。约束反力的作用线不能预先定出,但约束反力垂直于轴线并通过铰链中心。实例:在桥梁、屋架等结构中经常采用可动铰链支座约束,如图2-22 所示。若相连接的两个构件均不固定,则称为中间铰链。

工程中光滑铰链约束应用广泛,形式多样,常见的主要有以下三种类型:固定铰链支座约束、可动铰链支座约束、中间铰链约束。

(1)固定铰链支座约束。

若相连接的两个构件有一个固定,则称为固定铰链支座。

实例:如图2-18 所示的挖掘机机体与大臂的连接及图2-19 所示支柱的一端与支座的连接。

图2-18 固定铰链支座约束实例(一)

约束特点:被约束的物体只能绕销钉的轴线做相对运动,而不能沿销钉的径向运动。约束反力的作用线不能预先定出,但约束反力垂直于轴线并通过铰链中心。

约束方向:它的约束反力与光滑铰链的约束反力有相同的特征,通常用两个通过铰心、大小未知的正交力Fx 和Fy 来表示(图2-20)。

图2-19 固定铰链支座约束实例(二)

图2-20 固定铰链支座简化画法及其受力方向

固定铰链支座约束

注意:若铰链所连接的构件中有一个是二力构件,则铰链约束反力必须按二力平衡公理画在两个力作用点的连线上(图2-21)。

图2-21 二力构件的受力方向

(2)可动铰链支座约束。

这种支座是在铰链支座与光滑支撑面之间装上几个辊轴而构成的,又称辊轴支座。

实例:在桥梁、屋架等结构中经常采用可动铰链支座约束,如图2-22 所示。

约束特点:它只能限制构件沿支撑面法向的运动,而不能限制切线方向的运动。

约束方向:通过铰链中心并与支撑面相垂直,通常用FN 表示,如图2-23 所示。

图2-22 可动铰链支座约束实例

可动铰链支座约束

图2-23 可动铰链支座约束简化画法及受力方向

(3)中间铰链。

若相连接的两个构件均不固定,则称为中间铰链。

实例:曲柄连杆机构中曲柄与连杆、连杆与滑块的连接即为中间铰链连接,如图2-18所示的挖掘机铲斗与小臂的连接。通常在两个构件连接处用一个小圆圈表示铰链,这种约束的简图如图2-24(b)所示。

约束特点:与固定铰链支座约束特点相同。

约束方向:它的约束力与固定铰链约束力相同,可以用两个通过铰心、大小未知的正交力Fx 和Fy 来表示,如图2-24(c)所示。

图2-24 中间铰链