汽车机械基础：力偶的等效定理

1.力矩

力对刚体的效应包括移动效应和转动效应，而力矩是物体在力的作用下产生转动效应的度量。如图1-1所示，当用扳手拧螺母时，力对螺母的转动效应不仅与力F的大小有关，还与力F至转动中心O（矩心）的垂直距离d（力臂）有关。用力的大小F与力臂d的乘积及其转动方向来度量力的转动效应，成为F对矩心O之矩，简称为力矩，记为M_O（F），即

M_O（F）＝±Fd （1-1）

图1-1 力对点之矩

式（1-1）中正负号表示力矩在其作用面上的转向，一般规定：力F使刚体绕矩心作逆时针转动时为正，反之为负。力矩的国际单位为牛·米（N·m）。

若力F_R是平面力系F₁、F₂……F_n的合力，则合力对点之矩等于力系中各力对同一点力矩的代数和，即

2.力偶

力偶是指作用于物体上大小相等、方向相反、作用线平行的两个力组成的力系。如图1-2所示，此时驾驶人施加在转向盘上的即为一对力偶。(www.xing528.com)

力偶对刚体产生的效应为纯转动，可以用力偶矩度量。力偶矩指力偶中力的大小与力偶臂的乘积。力偶臂是指力偶中两个力之间的垂直距离。一般规定：使物体作逆时针转动的力偶矩为正，反之为负。

作用于同一平面的两个力偶，若其力偶矩相等，则该两力偶彼此等效，这就是力偶的等效定理。

力偶的性质1：力偶不能与一个力等效，也不能与一个力平衡；

力偶的性质2：力偶可以在其作用面内任意移动，而不改变它对刚体的作用效应；

力偶的性质3：力偶对其作用平面内任一点的矩恒等于力偶矩，与矩心位置无关；

力偶的性质4：只要保持力偶矩不变，可以任意改变力偶中力的大小和相应地改变力偶臂的长短，而不影响它对刚体的作用效应。

图1-2 驾驶人操作转向盘