理论教育 力的平移定理及其应用

力的平移定理及其应用

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了解其原因,可分析力F对丝锥的作用效应。显然,力F、F′和F″组成的力系与原力F等效。于是作用在O点的力F′和附加力偶M与原力F等效,其中附加力偶M使丝锥转动,而力F′则使丝锥弯曲,其是影响攻螺纹精度、导致丝锥折断的原因。图3-23所示为齿轮轴,若齿轮受切向力F的作用,由力的平移定理可知,力F的作用效应将与该力平移至轴线上O点后的力F′和附加力偶M等效。

力的平移定理及其应用

钳工用丝锥螺纹时,要求双手一推一拉,均匀用力(构成力偶)。若只用单手给丝锥的一端加力F[图3-21(a)],将会影响攻螺纹的精度,甚至使丝锥折断,因此这样操作是不允许的。为了解其原因,可分析力F对丝锥的作用效应。根据加减平衡力系公理,在丝锥中心O点加上一对等值、反向、共线的平衡力F′和F″,并使它们与力F平行且大小相等,如图3-21(b)所示。显然,力F、F′和F″组成的力系与原力F等效。由于在力系F、F′和F″中,力F与力F″等值、反向且作用线平行,它们组成力偶(F,F″),称为附加力偶,以M表示,如图3-21(c)所示。于是作用在O点的力F′(相当于将力F平移至O点)和附加力偶M与原力F等效,其中附加力偶M使丝锥转动,而力F′则使丝锥弯曲,其是影响攻螺纹精度、导致丝锥折断的原因。

由此可见,作用在构件上某点的力,可以平移至构件上任一指定点,但必须同时增加一个附加力偶,该附加力偶矩等于原力对该点之矩(图3-22)。这就是力的平移定理。

图3-21 丝锥上力平移的结果

力的平移定理常被用来解决工程实际问题。图3-23(a)所示为厂房立柱受偏心载荷F的作用,为了分析F的作用效果,将力F平移距离e至立柱轴线上O点成为力F′,并附加一力偶M,且M=Fe,可见,力F′使立柱受压,力偶M使立柱弯曲。图3-23(b)所示为齿轮轴,若齿轮受切向力F的作用,由力的平移定理可知,力F的作用效应将与该力平移至轴线上O点后的力F′和附加力偶M等效。(www.daowen.com)

图3-22 力的平移定理

图3-23 力的平移定理在工程上的应用

力的平移定理表明,可以将一个力分解为一个力和一个力偶;反过来,也可以将同一平面内的一个力和一个力偶合成为一个力。

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