以下內(nèi)容中,小編將對力矩、角度、扭矩的相關內(nèi)容進行著重介紹和闡述,希望本文能幫您增進對三者的了解,和小編一起來看看吧。
一、力矩乘以角度是什么
在物理學中,力矩是指力在物體上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動效果。它的計算公式為力矩 = 力 × 距離。而角度則是指兩條射線之間的夾角。
當力矩與角度相乘時,其結(jié)果將會得到一個新的物理量,稱為扭矩。扭矩是指物體在受到力的作用下繞軸線旋轉(zhuǎn)的能力或者旋轉(zhuǎn)效果,通常用牛頓·米(N·m)或磅·英尺(lb·ft)來表示。
扭矩的大小取決于力矩和角度的乘積。如果給定的力矩和角度都很小,則扭矩的值也會很小。相反,如果力矩和角度都很大,則扭矩的值也會很大。
扭矩在許多工程領域中都是一個重要的物理量。例如,在機械工程中,扭矩是設計和分析旋轉(zhuǎn)設備的關鍵參數(shù)。在汽車工業(yè)中,發(fā)動機的扭矩決定了其加速性能和牽引力。在電子工程中,扭矩是用于控制電機運動的一個關鍵參數(shù)。
總之,力矩乘以角度得到的扭矩是一個非常重要的物理量,在許多工程和科學領域中都具有廣泛的應用價值。
二、扭矩計算方式
通過上面的介紹,想必大家都已經(jīng)清楚了力矩乘以角度的答案是什么?對,就是扭矩。在這部分,我們來看一下扭矩的計算方式是怎么樣的。
1、計算方法
在每一個轉(zhuǎn)速下都有一個相對的扭矩數(shù)值,這些數(shù)值除以一個長度,便可獲得力的數(shù)據(jù)。舉例而言,一部1.6升的引擎大約可發(fā)揮15.0kg·m的最大扭力,此時若直接連上185/60R14尺寸的輪胎,半徑約為41厘米,則經(jīng)由車輪所發(fā)揮的推進力量為15/0.41=36.6kg的力量(事實上千克并不是力量的單位,而是質(zhì)量的單位,須乘以重力加速度9.8m/s2才是力的標準單位是牛頓)。
利用不同大小的齒輪相連搭配,可以將旋轉(zhuǎn)的速度降低,同時將扭矩放大。由于齒輪的圓周比就是半徑比,因此從小齒輪傳遞動力至大齒輪時,轉(zhuǎn)動的速度降低的比率以及扭矩放大的倍數(shù),都恰好等于兩齒輪的齒數(shù)比例,這個比例就是所謂的齒輪比。
2、舉例說明
以小齒輪帶動大齒輪,假設小齒輪的齒數(shù)為15齒,大齒輪的齒數(shù)為45齒。
當小齒輪以3000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),而扭矩為20kg·m時,傳遞至大齒輪的轉(zhuǎn)速便降低為1/3,變成1000rpm;但是扭矩反而放大三倍,成為60kg·m。這就是引擎扭矩經(jīng)由變速箱可降低轉(zhuǎn)速并放大扭矩的基本原理。
在汽車上,引擎輸出至輪胎為止共經(jīng)過兩次扭矩的放大,第一次由變速箱的檔位作用而產(chǎn)生,第二次則導因于最終齒輪比(或稱最終傳動比)。扭矩的總放大倍率就是變速箱齒比與最終齒輪比的相乘倍數(shù)。舉例來說,手排六代喜美的一檔齒輪比為3.250,最終齒輪比為4.058,而引擎的最大扭矩為14.6kg·m/5500rpm,于是我們可以算出第一檔的最大扭矩經(jīng)過放大后為14.6×3.250×4.058=192.55kg·m,比原引擎放大了13倍。此時再除以輪胎半徑約0.41m,即可獲得推力約為470kg。然而上述的數(shù)值并不是實際的推力,畢竟機械傳輸?shù)倪^程中必定有磨耗損失,因此必須將機械效率的因素考慮在內(nèi)。
若論及機械效率,每經(jīng)過一個齒輪傳輸,都會產(chǎn)生一次動力損耗,手動變速箱的機械效率約在95%左右,自動變速箱較慘,約剩88%左右,而傳動軸的萬向節(jié)效率約為98%。整體而言,汽車的驅(qū)動力可由下列公式計算:驅(qū)動力=扭矩×變速箱齒比×主減速器速比×機械效率/輪胎半徑(單位:米)。
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