二、工程中常見的約束及其反力下面對(duì)工程中一些常見約束進(jìn)行分類分析，并歸納出其反力特點(diǎn)。1. 理想光滑面約束在約束與被約束體的接觸面較小、且比較光滑的情況下，忽略摩擦因素的影響，就得到了理想光滑面約束。其約束特征為：約束限制被約束物體沿著接觸點(diǎn)處公法線趨向約束體的運(yùn)動(dòng)。故約束反力方向總是通過接觸點(diǎn)，沿著接觸點(diǎn)處的公法線而指向被約束物體。例如軌道對(duì)車輪的約束；一矩形構(gòu)件擱置在槽中，其受力分別如圖1-9a、b所示。 2. 柔性約束繩索、鏈條、皮帶、膠帶等柔性物體所形成的約束稱為柔性約束。這種柔性體只能承受拉力。其約束特征是只能限制被約束物體沿其中心線伸長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)，而無法阻止物體沿其它方向的運(yùn)動(dòng)。因此柔性約束產(chǎn)生的約束反力總是通過接觸點(diǎn)、沿著柔性體中心線而背離被約束的物體（即使被約束物體承受拉力作用）。繩索懸掛一重物如圖1-10所示。繩索只能承受拉力，對(duì)重物的約束反力F'A如圖所示。鏈條或膠帶繞在輪子上時(shí)，對(duì)輪子的約束反力沿輪緣切線方向，如圖1-11所示。 3. 光滑圓柱鉸鏈約束圓柱形鉸鏈?zhǔn)菍�兩個(gè)物體各鉆同直徑的圓孔，中間用圓柱形銷釘聯(lián)接起來所形成的結(jié)構(gòu)。銷釘與圓孔的接觸面一般情況下可認(rèn)為是光滑的，物體可以繞銷釘軸線任意轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1-12a所示。如門、窗用的合頁，起重機(jī)懸臂與機(jī)座間的聯(lián)接等，都是鉸鏈約束的實(shí)例。 鉸鏈聯(lián)接簡(jiǎn)圖如圖1-12b所示，銷釘阻止被約束兩物體沿垂直于銷釘軸線方向的相對(duì)橫向移動(dòng)，而不限制聯(lián)接件繞軸線的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，根據(jù)光滑面約束特征可知，銷釘產(chǎn)生的約束反力FR應(yīng)沿接觸點(diǎn)處公法線，必過鉸鏈中心（銷釘軸線），如圖1-12c所示。但接觸點(diǎn)位置與被約束構(gòu)件所受外力有關(guān)，一般不能預(yù)先確定，因此，F(xiàn)R的方向未定，通常用過銷釘中心，且相互正交的兩個(gè)分力FRx、FRy 來表示。4．固定鉸鏈支座 鉸鏈結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)構(gòu)件，若其中一個(gè)固定于基礎(chǔ)或靜止的支承面上，此時(shí)稱鉸鏈約束為固定鉸鏈支座。固定鉸鏈支座的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及其約束反力如圖1-13a、b所示。此外，工程中的軸承也可視為固定鉸鏈支座約束。5．滾動(dòng)支座 它是在光滑鉸鏈支座與光滑支承面之間裝有幾個(gè)輥軸而構(gòu)成，又稱為輥軸約束。通常與固定鉸鏈支座配對(duì)使用，分別裝在梁的兩端。與固定鉸鏈支座不同的是，它不限制被約束端沿支承面切線方向的位移。這樣當(dāng)橋梁由于溫度變化而產(chǎn)生伸縮變形時(shí)，梁端可以自由移動(dòng)，不會(huì)在梁內(nèi)引起溫度應(yīng)力。由于這種約束只限制垂直于支承面方向的運(yùn)動(dòng)，所以，其約束反力沿滾輪與支承面接觸處的公法線方向，指向被約束構(gòu)件。其結(jié)構(gòu)與受力簡(jiǎn)圖如圖1-14a、b、c所示。 6. 球形鉸鏈約束球形鉸鏈的結(jié)構(gòu)如圖1-15a所示，通常是將構(gòu)件的一端制成球形，置于另一構(gòu)件或基礎(chǔ)的球窩中。其作用是限制被約束體在空間的移動(dòng)但不限制其轉(zhuǎn)動(dòng)。如電視機(jī)、收音機(jī)天線與機(jī)體的聯(lián)接，車床床頭燈與床身的聯(lián)接等都是球形鉸鏈約束。球形鉸鏈約束的特征是限制了桿件端點(diǎn)沿三個(gè)方向的移動(dòng)，但不限制其繞三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，約束反力是通過球心，但指向不能預(yù)先確定的一個(gè)空間力�？捎萌齻�(gè)相互正交的分力FAx、FAy、FAz來表示（圖1-15b）。 7. 止推軸承約束止推軸承約束結(jié)構(gòu)如圖1-16所示，它除了能限制軸的徑向位移以外，還能限制軸沿軸向位移。其約束力有三個(gè)正交分量FAx、FAy、FAz 。以上只介紹了幾種常見約束，在工程中約束的類型遠(yuǎn)不止這些，有的約束比較復(fù)雜，分析時(shí)需加以抽象、簡(jiǎn)化。第三節(jié) 物體的受力分析與受力圖工程中可用平衡條件求出未知的約束反力。為此，需要確定構(gòu)件受幾個(gè)力作用，每個(gè)力的作用位置和方向。這個(gè)過程稱為物體的受力分析。為了分析某個(gè)構(gòu)件的受力，必須將所研究物體從周圍物體中分離出來，而將周圍物體對(duì)它的作用用相應(yīng)的約束力來代替，這一過程稱為取分離體，取分離體是顯示周圍物體對(duì)研究對(duì)象作用力的一種重要方法。作用在物體上的力可分為兩類：一類是主動(dòng)力，即主動(dòng)地作用于物體上的力，例如作用于物體上的重力、風(fēng)力、氣體壓力、工作載荷等，這類力一般是已知的或可以測(cè)