圆柱铰链约束效果-理论力学

只能限制两个物体之间的相对移动、而不能限制其相对转动的连接，称为铰链约束。若忽略摩擦影响，则称为光滑铰链约束。

光滑圆柱铰链又称为柱铰，或者简称为铰链。如图1-14所示，在A、B两物体上各钻出直径相同的圆孔，并用相同直径的圆柱形销钉插入孔内，所形成的连接称为圆柱形铰链约束。这时两个相连的构件互为约束与被约束物体，这种约束只能限制被约束的两物体在垂直于销钉轴平面内的相对移动，而不能限制被约束物体绕销钉轴的转动，由于被约束物体的钉孔表面和销钉表面均不考虑摩擦，故销钉与物体钉孔间的约束实质为光滑面约束。约束反力FN 应通过接触点K沿公法线方向（通过销钉中心）指向构件，如图1-15 （a）所示。但实际上预先很难确定接触点K的位置，因此反力FN 的方向无法确定。为克服这一困难，通常用一对互相垂直的分力Fx 与Fy 表示约束反力FN，待根据平衡条件计算出Fx 与Fy 的大小后，再根据需要用平行四边形规则求得合力FN 的大小和方向，如图1-15 （b）所示。

图1-14

图1-15

由于这种铰链限制构件在垂直于销钉的平面内相对移动，故也称为平面铰链。这种约束在工程上有广泛应用，见下面的例子。

（1）固定铰支座，用以将构件和基础连接，桥梁的一端与桥墩连接时常用这种约束，如图1-16 （a）、（b）所示是这种约束的简图。(www.xing528.com)

（2）向心滚动轴承，如轴颈处轴承，如图1-17所示。

图1-16

图1-17

（3）连接铰链，用来连接两个可以相对转动但不能移动的构件。如曲柄连杆机构中曲柄与连杆、连杆与滑块的连接。通常在两个构件连接处用一小圆圈表示铰链，如图1-18所示。