1.扭矩力的扭矩力的单位与计算
扭矩在物理学中就是力矩的大小,等于力和力臂的乘积,国际单位是牛米Nm,此外我们还可以看见kgm、lb-ft这样的扭矩单位,由于G=mg,当g=9.8的时候,1kg=9.8N,所以1kgm=9.8Nm,而磅尺lb-ft则是英制的扭矩单位,1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m,可以算出1lb-ft=0.13826kgm。
在人们日常表达里,扭矩常常被称为扭力(在物理学中这是2个不同的概念)。现在我们举个例子:8代Civic 1.8的扭矩为173.5Nm@4300rpm,表示引擎在4300转/分时的输出扭矩为173.5Nm,那173.5N的力量怎么能使1吨多的汽车跑起来呢?其实引擎发出的扭矩要经过放大(代价就是同时将转速降低)这就要靠变速箱、终传和轮胎了。
引擎释放出的扭力先经过变速箱作“可调”的扭矩放大(或在超比挡时缩小)再传到终传(尾牙)里作进一步的放大(同时转速进一步降低),最后通过轮胎将驱动力释放出来。如某车的1挡齿比(齿轮的齿数比,本质就是齿轮的半径比)是3,尾牙为4,轮胎半径为0.3米,原扭矩是200Nm的话,最后在轮轴的扭力就变成200*3*4=2400Nm(设传动效率为100%)在除以轮胎半径0.3米后,轮胎与地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N的驱动力,这就足以驱动汽车了。
若论及机械效率,每经过一个齿轮传输,都会产生一次动力损耗,手动变速箱的机械效率约在95%左右,自排变速箱较惨,约剩88%左右,而传动轴的万向节效率约为98%。整体而言,汽车的驱动力可由下列公式计算:扭矩*变速箱齿比*最终齿轮比*机械效率 驱动力= ———————————————————— 轮胎半径(单位:米) 小结:1kgm=9.8Nm 1lb-ft=0.13826kgm 1lb-ft=1.355Nm 一般来说,在排量一定的情况下,缸径小,行程长的汽缸较注重扭矩的发挥,转速都不会太高,适用于需要大载荷的车辆。
而缸径大,行程短的汽缸较注重功率的输出,转速通常较高,适用于快跑的车辆。简单来说:功率 正比于 扭矩*转速 补充一点:为什么引擎的功率能由扭矩计算出来呢?我们知道,功率P=功W÷时间t 功W=力F*距离s 所以,P=F*s/t=F*速度v 这里的v是线速度,而在引擎里,曲轴的线速度=曲轴的角速度ω*曲轴半径r,代入上式得:功率P=力F*半径r*角速度ω ; 而 力F*半径r=扭矩 得出:功率P=扭矩*角速度ω 所以引擎的功率能从扭矩和转速中算出来 角速度的单位是弧度/秒,在弧度制中一个派代表180度 、“扭矩”和“功率”是表征发动机动力性能的重要指标 发动机通过飞轮对外输出的扭矩称为有效扭矩,用Te表示,单位为N·m。
有效扭矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效率,用Pe表示,单位为kW。
它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。发动机的有效功率可以用台架试验 *** 测定,即用测功器测定有效转矩和曲轴角速度,然后运用以下的公式便可计算出发动机的有效功率。
Pe=Te·(2∏·n/60)/1000=Te·n/9550(kW) 其中:Te——有效转矩,N·m n——发动机转速,r/min 有效扭矩的更大值称为更大转矩,有效功率的更大值称为更大功率。报刊上在介绍某一车型时,其技术参数中的扭矩和功率通常就是更大扭矩和更大功率。
而发动机铭牌上标明的功率及相应转速则称为额定功率和额定转速,额定功率一般要小于更大功率,按照汽车发动机可靠性试验 *** 的规定,汽车发动机应能在额定工况下能连续运行300—1000h。关于扭矩和功率的含义,通俗一点讲,扭矩好比百米赛跑选手在起跑点蹲撑,蓄势待发,准备冲向前那一刹那的冲劲;而功率就是维持这股劲可以越跑越快,一直跑到终点的能力。
增大发动机的排量,就能提高Te和Pe。为了增大发动机排量,可增加气缸数(如3缸变4缸),或者增加单位气缸的容积(如增大气缸内径)。
二、正确理解发动机的“扭矩”和“功率”关系 简单的说:发动机的扭矩象征其气缸一口气所能吸进的油气量,这个吸气量是会随油门开度的加大和发动机转速的逐渐升高而增加的,但是它不会一直变大上去,到了某一转速它就会达到颠峰,这就是平时人们所说的更大扭矩。发动机的转速再上升,它就会逐渐下降,这是汽油发动机等内燃机在扭矩上的特色,也是最不理想的地方。
功率等于扭矩乘以转速,它象征在单位时间里发动机可吸进的油气量。所以,当发动机转速逐渐上升到更大扭矩点时,每口气吸进的油气量和单位时间里的吸气次数都在增加,因此功率一直上升;当转速超过更大扭矩点后,尽管每口气吸进的油气量减少,但由于降幅不大且吸气次数在增加,所以一直增加到更大功率点为止;当转速超过更大功率点后,每口气吸进的油气量减少幅度要大于吸气次数的增加幅度,所以功率开始减少。
三、如何比较不同发动机的优劣或强化程度 汽车所要求的发动机动力性指标Te和Pe是在一定转速下得到的。不同汽车的使用要求不一样,车速也不一样(如载货汽车和轿车使用的车速就不一样),所对应的发动机转速就不一样,因此不同用途的发动机,即便在有效功率相等的情况下,它们所对应的转速也是不一样的,反言之即功率相等的发动机并不能符合所有车型的要求,还必须在考虑功率和扭矩的同时看其。
2.怎样在知道扭矩的情况下算力
1,知道扭矩的情况下,
(1)驱动力可由下列公式计算:驱动力=扭矩*变速箱齿比*主减速器速比*机械效率÷轮胎半径
(2)计算力也可以根据:力F*半径r=扭矩,计算。
2,扭矩:是使物体发生转动的一种特殊的力矩。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系,转速越快扭矩越小,反之越大,它反映了汽车在一定范围内的负载能力。外部的扭矩叫转矩或者叫外力偶矩,内部的叫内力偶矩或者叫扭矩。
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