活动铰链约束反力与固定端约束反力详解

1.约束和约束反力的基本概念

空间不受位移限制的物体，称为自由体，如飞机、炮弹等。有些物体在空间的位移受到一定限制，称它们为非自由体。例如，机车受钢轨的限制只能沿轨道行驶；吊车吊起的重物受钢索的限制不能下落。把非自由体对自由体的限制，称为约束。

约束是限制物体的运动，且这种限制是通过力的作用来实现的。因此，约束对物体的作用，实际上就是力，这种力称为约束反力，简称反力。约束反力的方向与约束对物体限制其运动趋势的方向相反。约束反力的作用点是约束与物体之间的相互作用点。在物体平衡力系中，约束反力总是未知的，往往需要和物体受到的其他已知力组成平衡力系，通过平衡条件求得其大小和方向。约束反力以外的力（如重力、切削力），称为主动力。物体所受的主动力往往是给定的或可测定的。

2.常见约束类型

1）柔体约束

组成：柔软的绳索、链条或带，如图2.12所示。

反力：只能是拉力。

图2.12　柔性约束

2）光滑面约束

组成：导轨、滑槽和气缸等，如图2.13所示。

图2.13　光滑面约束

反力：法向支承力。

3）铰链约束（见图2.14）(www.xing528.com)

（1）固定铰链约束

反力：正交分力。

（2）活动铰链约束

反力：法向支持力。

图2.14　铰链约束

4）固定端约束

一杆件的一端完全固定，既不能移动也不能转动，这种约束称为固定端约束，如图2.15所示。

图2.15　固定端约束

反力：正交分力和反力偶。

其应用如轴承、桥梁、内燃机、飞机、遮雨篷等。