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2025-09-29
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。(https://www.chuimin.cn)
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
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