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技術(shù)指導(dǎo)
扭矩概述_扭矩物理原理

一、        扭矩概述

扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力。發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩就是指發(fā)動(dòng)機(jī)從曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系,轉(zhuǎn)速越快扭矩越小,反之越大,它反映了汽車在一定范圍內(nèi)的負(fù)載能力。

在某些場合能真正反映出汽車的“本色”,例如啟動(dòng)時(shí)或在山區(qū)行駛時(shí),扭矩越高汽車運(yùn)行的反應(yīng)便越好。以同類型發(fā)動(dòng)機(jī)轎車做比較,扭矩輸出愈大承載量愈大,加速性能愈好,爬職力愈強(qiáng),換擋次數(shù)愈少,對汽車的磨損也會(huì)相對減少。尤其在轎車零速啟動(dòng)時(shí),更顯示出扭矩高者提升速度快的優(yōu)越性。

發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩的表示方法是牛米(N.m)。同功率一樣,一般在說明發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出扭矩的同時(shí)也標(biāo)出每分鐘轉(zhuǎn)速(rmin)。最大扭矩一般出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)的中、低轉(zhuǎn)速的范圍,隨著轉(zhuǎn)速的提高,扭矩反而會(huì)下降

二、        扭矩的物理原理

扭矩在物理學(xué)中就是力矩的大小,等于力和力臂的乘積,國際單位是牛米Nm,此外還可以看見kgm、lb-ft這樣的扭矩單位,由于G=mg,當(dāng)g=9.8的時(shí)候,1kg的重量為9.8N,所以1kgm=9.8Nm,而磅尺lb-ft則是英制的扭矩單位,1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m,可以算出1lb-ft=0.13826kgm

在人們?nèi)粘1磉_(dá)里,扭矩常常被稱為扭力(在物理學(xué)中這是2個(gè)不同的概念)。例如:8Civic1.8的扭矩為173.5Nm@4300rpm,表示引擎在4300轉(zhuǎn)/分時(shí)的輸出扭矩為173.5Nm,那173.5N的力量怎么能使1噸多的汽車跑起來呢?其實(shí)引擎發(fā)出的扭矩要經(jīng)過放大(代價(jià)就是同時(shí)將轉(zhuǎn)速降低)這就要靠變速箱、終傳和輪胎了。引擎釋放出的扭力先經(jīng)過變速箱作“可調(diào)”的扭矩放大(或在超比擋時(shí)縮小)再傳到終傳(尾牙)里作進(jìn)一步的放大(同時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低),最后通過輪胎將驅(qū)動(dòng)力釋放出來。如某車的1擋齒比(齒輪的齒數(shù)比,本質(zhì)就是齒輪的半徑比)是3,尾牙為4,輪胎半徑為0.3米,原扭矩是200Nm的話,最后在輪軸的扭力就變成200×3×4=2400Nm(設(shè)傳動(dòng)效率為100%)在除以輪胎半徑0.3米后,輪胎與地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N,即800公斤力的驅(qū)動(dòng)力,這就足以驅(qū)動(dòng)汽車了。若論及機(jī)械效率,每經(jīng)過一個(gè)齒輪傳輸,都會(huì)產(chǎn)生一次動(dòng)力損耗,手動(dòng)變速箱的機(jī)械效率約在95%左右,自動(dòng)變速箱較慘,約剩88%左右,而傳動(dòng)軸的萬向節(jié)效率約為98%。整體而言,汽車的驅(qū)動(dòng)力可由下列公式計(jì)算:扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機(jī)械效率/輪胎半徑補(bǔ)充一點(diǎn):為什么引擎的功率能由扭矩計(jì)算出來呢?功率P=W÷時(shí)間t,功W=F×距離s;所以,P=F×s/t=F×速度v這里的v是線速度,而在引擎里,曲軸的線速度=曲軸的角速度ω×曲軸半徑r,代入上式得:功率P=F×半徑r×角速度ω;而力F×半徑r=扭矩得出:功率P=扭矩×角速度ω所以引擎的功率能從扭矩和轉(zhuǎn)速中算出來角速度的單位是弧度/秒,在弧度制中一個(gè)π代表180 。


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