什么是扭矩

 一、什么是扭矩

扭矩和功率相同，是轎車(chē)發(fā)起機的主要指數之一，它反映在轎車(chē)性能上，包括加快度、爬坡能力以及懸掛等。它的準確界說(shuō)是：活塞在汽缸里的往復運動(dòng)，往復一次做有一定的功，它的單位是牛頓。在每個(gè)單位距離所做的功就是扭矩了。是這樣的，扭矩是衡量一個(gè)轎車(chē)發(fā)起機好壞的重要標準，一輛車(chē)扭矩的巨細與發(fā)起機的功率成正比。舉個(gè)淺顯的比如，比如，像人的身體在運動(dòng)時(shí)相同，功率就像是身體的耐久度，而扭矩是身體的爆發(fā)力。對于家用轎車(chē)而言，扭矩越大加快性越好；對于越野車(chē)，扭矩越大其爬坡度越大；對于卡車(chē)而言，扭矩越大車(chē)拉的分量越大。在排量相同的情況下，扭矩越大闡明發(fā)起機越好。在開(kāi)車(chē)的時(shí)分就會(huì )感覺(jué)車(chē)子為所欲為，想加快就可加快，“貼背感”很好?，F在評價(jià)一款車(chē)有一個(gè)重要數據，就是該車(chē)在0－100公里／小時(shí)的加快時(shí)間。而這個(gè)加快時(shí)間就取決于轎車(chē)發(fā)起機的扭矩。一般來(lái)講，扭矩的最高指數在轎車(chē)2000－4000／分的轉速下能夠到達，就闡明這款車(chē)的發(fā)起機工藝較好，力氣也好。有些轎車(chē)在5000／分的轉速左右才到達該車(chē)扭矩的最高指數，這闡明“力氣”就不是此車(chē)所長(cháng)。 

扭矩在物理學(xué)中就是力矩的巨細，等于力和力臂的乘積，國際單位是牛米Nm，此外咱們還能夠看見(jiàn)kgm、lb-ft這樣的扭矩單位，因為G=mg，當g=9.8的時(shí)分，1kg＝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，能夠算出1lb-ft＝0.13826kgm。在人們日常表達里，扭矩常常被稱(chēng)為扭力（在物理學(xué)中這是2個(gè)不同的概念）?，F在咱們舉個(gè)比如：8代Civic 1.8的扭矩為，表明引擎在4300轉/分時(shí)的輸出扭矩為173.5Nm，那173.5N的力氣怎么能使1噸多的轎車(chē)跑起來(lái)呢？其實(shí)引擎宣布的扭矩要經(jīng)過(guò)擴大（價(jià)值就是同時(shí)將轉速下降）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(guò)變速箱作“可調”的扭矩擴大（或在超比擋時(shí)縮?。┰賯鞯浇K傳（尾牙）里作進(jìn)一步的擴大（同時(shí)轉速進(jìn)一步下降），最終經(jīng)過(guò)輪胎將驅動(dòng)力釋放出來(lái)。如某車(chē)的1擋齒比（齒輪的齒數比，實(shí)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(huà)，最終在輪軸的扭力就變成200×3×4＝2400Nm（設傳動(dòng)功率為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的驅動(dòng)力，這就足以驅動(dòng)轎車(chē)了。   若論及機械功率，每經(jīng)過(guò)一個(gè)齒輪傳輸，都會(huì )產(chǎn)生一次動(dòng)力損耗，手動(dòng)變速箱的機械功率約在95%左右，自排變速箱較慘，約剩88%左右，而傳動(dòng)軸的萬(wàn)向節功率約為98%。整體而言，轎車(chē)的驅動(dòng)力可由下列公式核算： 

扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機械功率   驅動(dòng)力= ————————————————————  

輪胎半徑（單位：米）

小結：1kgm＝9.8Nm 1lb-ft＝0.13826kgm 1lb-ft＝1.355Nm   

一般來(lái)說(shuō)，在排量一定的情況下，缸徑小，行程長(cháng)的汽缸較重視扭矩的發(fā)揮，轉速都不會(huì )太高，適用于需要大載荷的車(chē)輛。而缸徑大，行程短的汽缸較重視功率的輸出，轉速通常較高，適用于快跑的車(chē)輛。簡(jiǎn)略來(lái)說(shuō)：功率 正比于 扭矩×轉速   

補充一點(diǎn)：為什么引擎的功率能由扭矩核算出來(lái)呢？   

咱們知道，功率P＝功W÷時(shí)間t 功W＝力F×距離s 所以，P＝F×s/t＝F×速度v   

這兒的v是線(xiàn)速度，而在引擎里，曲軸的線(xiàn)速度＝曲軸的角速度ω×曲軸半徑r，代入上式得：功率P＝力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速中算出來(lái)  

角速度的單位是弧度/秒，在弧度制中一個(gè)派代表180度    

“扭矩”和“功率”是表征發(fā)起機動(dòng)力性能的重要目標   

發(fā)起機經(jīng)過(guò)飛輪對外輸出的扭矩稱(chēng)為有用扭矩，用Te表明，單位為N·m。有用扭矩與外界施加于發(fā)起機曲軸上的阻力矩相平衡。發(fā)起機經(jīng)過(guò)飛輪對外輸出的功率稱(chēng)為有功率，用Pe表明，單位為kW。它等于有用轉矩與曲軸角速度的乘積。  發(fā)起機的有用功率能夠用臺架試驗辦法測定，即用測功器測定有用轉矩和曲軸角速度，然后運用以下的公式便可核算出發(fā)起機的有用功率。  

Pe＝Te·(2∏·n／60)／1000＝Te·n／9550(kW)  

其間：Te——有用轉矩，N·m n——發(fā)起機轉速，r／min   

有用扭矩的最大值稱(chēng)為最大轉矩，有用功率的最大值稱(chēng)為最大功率。  報刊上在介紹某一車(chē)型時(shí)，其技術(shù)參數中的扭矩和功率通常就是最大扭矩和最大功率。而發(fā)起機銘牌上標明的功率及相應轉速則稱(chēng)為額外功率和額外轉速，額外功率一般要小于最大功率，依照轎車(chē)發(fā)起機可靠性試驗辦法的規則，轎車(chē)發(fā)起機應能在額外工況下能接連運轉300—1000h。   

關(guān)于扭矩和功率的意義，淺顯一點(diǎn)講，扭矩比如百米賽跑選手在起跑點(diǎn)蹲撐，蓄勢待發(fā)，預備沖向前那一片刻的沖勁；而功率就是維持這股勁能夠越跑越快，一向跑到終點(diǎn)的能力。增大發(fā)起機的排量，就能提高Te和Pe。為了增大發(fā)起機排量，可增加氣缸數(如3缸變4缸)，或許增加單位氣缸的容積(如增大氣缸內徑)。

二、正確理解發(fā)起機的“扭矩”和“功率”關(guān)系   

簡(jiǎn)略的說(shuō)：發(fā)起機的扭矩象征其氣缸一口氣所能吸進(jìn)的油氣量，這個(gè)吸氣量是會(huì )隨油門(mén)開(kāi)度的加大和發(fā)起機轉速的逐步升高而增加的，但是它不會(huì )一向變大上去，到了某一轉速它就會(huì )到達顛峰，這就是平常人們所說(shuō)的最大扭矩。發(fā)起機的轉速再上升，它就會(huì )逐步下降，這是汽油發(fā)起機等內燃機在扭矩上的特征，也是最不理想的地方。 功率等于扭矩乘以轉速，它象征在單位時(shí)間里發(fā)起機可吸進(jìn)的油氣量。所以，當發(fā)起機轉速逐步上升到最大扭矩點(diǎn)時(shí)，每口氣吸進(jìn)的油氣量和單位時(shí)間里的吸氣次數都在增加，因而功率一向上升；當轉速超越最大扭矩點(diǎn)后，雖然每口氣吸進(jìn)的油氣量減少，但因為降幅不大且吸氣次數在增加，所以一向增加到最大功率點(diǎn)為止；當轉速超越最大功率點(diǎn)后，每口氣吸進(jìn)的油氣量減少幅度要大于吸氣次數的增加幅度，所以功率開(kāi)始減少。  

三、如何比較不同發(fā)起機的好壞或強化程度   

轎車(chē)所要求的發(fā)起機動(dòng)力性目標Te和Pe是在一定轉速下得到的。不同轎車(chē)的使用要求不相同，車(chē)速也不相同(如載貨轎車(chē)和轎車(chē)使用的車(chē)速就不相同)，所對應的發(fā)起機轉速就不相同，因而不同用處的發(fā)起機，即便在有用功率持平的情況下，它們所對應的轉速也是不相同的，反言之即功率持平的發(fā)起機并不能契合一切車(chē)型的要求，還必須在考慮功率和扭矩的同時(shí)看其所對應的轉速，這樣才干全面看出發(fā)起機的動(dòng)力性能目標Te和Pe是否契合要求。   

而Te和Pe這兩項動(dòng)力性目標并不能直接用來(lái)評價(jià)不同排量發(fā)起機的好壞或強化程度，即不是功率和扭矩大的發(fā)起機就好或強化程度就高，而是要看單位氣缸作業(yè)容積所宣布的功率和扭矩。   

TL和PL就是表明單位氣缸作業(yè)容積的扭矩和功率，使用這兩項目標才干比較出不同發(fā)起機的好壞或強化程度。  

轎車(chē)發(fā)起機TL和PL的范圍：   

汽油機：TL＝600kPa—1000kPa PL＝22kW／L—55kw／L  柴油機：TL＝600kPa—900kPa PL＝11kW／L—26kw／L   

在額外工況下，發(fā)起機每升氣缸作業(yè)容積所宣布的功率叫升功率。  

PL＝Pe／(Vh·i)(kw／L) 其間：Vh——氣缸作業(yè)容積(L) i——氣缸數  

升功率標征單位氣缸作業(yè)容積的利用率，PL越大表明單位氣缸作業(yè)容積宣布的。

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