二、工程中常見的約束及其反力下面對工程中一些常見約束進行分類分析，并歸納出其反力特點。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處公法線趨向約束體的運動。故約束反力方向總是通過接觸點，沿著接觸點處的公法線而指向被約束物體。例如軌道對車輪的約束；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方向的運動，而無法阻止物體沿其它方向的運動。因此柔性約束產(chǎn)生的約束反力總是通過接觸點、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，對重物的約束反力F'A如圖所示。鏈條或膠帶繞在輪子上時，對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，如圖1-12a所示。如門、窗用的合頁，起重機懸臂與機座間的聯(lián)接等，都是鉸鏈約束的實例。 鉸鏈聯(lián)接簡圖如圖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橫向移動，而不限制聯(lián)接件繞軸線的相對轉(zhuǎn)動。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)沿接觸點處公法線，必過鉸鏈中心（銷釘軸線），如圖1-12c所示。但接觸點位置與被約束構(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，且相互正交的兩個分力FRx、FRy 來表示。4．固定鉸鏈支座 鉸鏈結(jié)構(gòu)中的兩個構(gòu)件，若其中一個固定于基礎(chǔ)或靜止的支承面上，此時稱鉸鏈約束為固定鉸鏈支座。固定鉸鏈支座的結(jié)構(gòu)簡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．滾動支座 它是在光滑鉸鏈支座與光滑支承面之間裝有幾個輥軸而構(gòu)成，又稱為輥軸約束。通常與固定鉸鏈支座配對使用，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，梁端可以自由移動，不會在梁內(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動，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但不限制其轉(zhuǎn)動。如電視機、收音機天線與機體的聯(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沿三個方向的移動，但不限制其繞三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動，所以，約束反力是通過球心，但指向不能預(yù)先確定的一個空間力。可用三個相互正交的分力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不止這些，有的約束比較復(fù)雜，分析時需加以抽象、簡化。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)件受幾個力作用，每個力的作用位置和方向。這個過程稱為物體的受力分析。為了分析某個構(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研究對象作用力的一種重要方法。作用在物體上的力可分為兩類：一類是主動力，即主動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