扭矩单位,扭矩的计算公式
扭矩单位与换算、扭矩的计算公式
责任编辑:admin  发表时间:2014-02-15 14:57文章出处:/   人气:
        内容概括:本页较为详细的介绍了扭矩的计算公式扭矩单位的换算、如果你对扭矩的相关知识还有了解,可联系我们的客服,我们将会派出专业人士为你解答扭矩的相关技术问题   
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什么是扭矩:
    使机械元件转动(包括有转动倾向)的力偶或力矩叫转动力矩,简称扭矩。扭矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式,与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系,扭矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。


扭矩的物理原理
    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)


扭矩类型
    扭矩可分为静态扭矩和动态扭矩。
  静态扭矩是指不随时间变化或变化很小、很缓慢的扭矩,包括静止扭矩、恒定扭矩、缓变扭矩和微脉动扭矩。
  静止扭矩的值为常数,传动轴不旋转;
  恒定扭矩的值为常数,但传动轴以匀速旋转,如电机稳定工作时的扭矩;
  缓变扭矩的值随时间缓慢变化,但在短时间内可认为扭矩值是不变的;
  微脉动扭矩的瞬时值有幅度不大的脉动变化。
  动态扭矩是指随时间变化很大的扭矩,包括振动扭矩、过渡扭矩和随机扭矩三种。振动扭矩的值是周期性波动的;过渡扭矩是机械从一种工况转换到另一种工况时的扭矩变化过程;随机扭矩是一种不确定的、变化无规律的扭矩。
  根据扭矩的不同情况,可以采取不同的扭矩测量方法


扭矩的计算公式

  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


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方法测定,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

    有效扭矩的最大值称为最大转矩,有效功率的最大值称为最大功率


扭矩的单位与换算:

    螺钉的紧固扭矩迄今为止经常使用kgf.cm单位,国际单位则使用N.m。两者之间的关系如下。
1N.m=10.1972kgf.cm≒10.2kgf.cm   1kgf.cm=0.0980665N.m≒0.098N.m
  国际单位制 公制单位制 英制单位制
  mN.m Cn.m(N.cm) N.M gf.cm kgf.cm kgf.m ozf.in lbf.in lbf.ft
1mN.m= 1 0.1 0.001 10.2 0.0102 0.000102 0.142 0.00885 0.000738
1cN.m= 10 1 0.01 102 0.102 0.00102 1.42 0.0885 0.00738
1N.m= 1000 100 1 10200 10.2 0.102 142 8.85 0.738
1gf.cm= 0.0981 0.00981 0.0000981 1 0.001 0.00001 0.0139 0.000868 0.0000723
1kgf.cm= 98.1 9.81 0.0981 1000 1 0.01 13.9 0.868 0.0723
1kgf.m= 9810 981 9.81 100000 100 1 1390 86.8 7.23
1ozf.in= 7.06 0.706 0.00706 72 0.072 0.00072 1 0.0625 0.00521
1lbf.in= 113 11.3 0.113 1150 1.15 0.0115 16 1 0.0833
1lbf.ft= 1360 136 1.36 13800 13.8 0.138 192 12 1


扭矩计算意义
  1、精确的扭矩输出是控制器性能指标之一。
  2、直接扭矩控制系统在转速环里面是利用扭矩反馈直接控制电机的电磁扭矩,扭矩反馈信号的计算模型是该模型的核心问题。


 

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