扭矩是什么？为什么汽车挂低档扭矩增大？

Question

如题所述

Answer 1

您好，扭矩在物理学里，作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向，称为力矩（torque）。转动力矩又称为转矩。力矩能够使物体改变其旋转运动。推挤或拖拉涉及到作用力 ，而扭转则涉及到力矩。如图右，力矩 等于径向矢量 与作用力 的叉积。简略地说，力矩是一种施加于好像螺栓或飞轮一类的物体的扭转力。例如，用扳手的开口箝紧螺栓或螺帽，然后转动扳手，这动作会产生力矩来转动螺栓或螺帽。根据国际单位制，力矩的单位是牛顿米。基本信息中文名称扭矩外文名称Torque力和发动机的扭矩 磅尺曲轴端输出重量范围内的负载能力乘积外力偶矩目录1 基本定义2 物理原理3 公式计算4 最大扭矩5 汽车驱动展开1 基本定义1.1 发动机扭矩2 物理原理3 公式计算4 最大扭矩4.1 概述：4.2 最大扭矩数值说明5 汽车驱动5.1 概念5.2 汽车驱动力的计算方式5.3 举例说明5.4 马力定义5.5 公式换算5.6 大马力决定真性能5.7 扭矩与功率的换算公式推导1 基本定义 编辑本段　　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的重量为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）。例如：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%），再除以轮胎半径0.3米后，轮胎与地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N，即800公斤力的驱动力，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，自动变速箱较惨，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/轮胎半径1.1 发动机扭矩　　扭矩是使物体发生转动的力。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。　　在某些场合能真正反映出汽车的“本色”，例如启动时或在山区行驶时，扭矩越高汽车运行的反应便越好。以同类型发动机轿车做比较，扭矩输出愈大承载量愈大，加速性能愈好，爬坡力愈强，换挡次数愈少，对汽车的磨损也会相对减少。尤其在轿车零速启动时，更显示出扭矩高者提升速度快的优越性。　　发动机的扭矩的表示方法是牛米（N.m）。同功率一样，一般在说明发动机最大输出扭矩的同时也标出每分钟转速（r/min）。最大扭矩一般出现在发动机的中、低转速的范围，随着转速的提高，扭矩反而会下降。2 物理原理 编辑本段　　　　扭矩和功率一样，是汽车发动机的主要指数之一，它反映在汽车性能上，包括加速度、爬坡能力等。它的准确定义是：活塞在汽缸里的往复运动，往复一次就会做一定的功，它的国际标准单位是焦耳（J）。在每个单位距离所做的功就是扭矩了。通俗点讲，扭矩是衡量一个汽车发动机好坏的重要标准，一辆车扭矩的大小与发动机的功率成正比。　　举个通俗的例子，打一个不太恰当的比喻，像人的身体在运动时一样，功率就像是身体的耐久度，而扭矩是身体的爆发力。对于家用轿车而言，扭矩越大加速性越好；对于越野车，扭矩越大其爬坡度越大；对于货车而言，扭矩越大车拉的重量越大。车子的扭矩越大就越好，在行驶的时候也是这样，在排量相同的情况下，扭矩越大说明发动机越好。在开车的时候就会感觉车子随心所欲，想加速就可加速，“贴背感”很好。扭矩是评价一款车性能的主要参数之一。现在评价一款车有一个重要数据，就是该车在0－100公里/小时的加速时间。而这个加速时间就取决于汽车发动机的扭矩。　　一般来讲，扭矩的最高指数在发动机转速相对比较低的情况下能够达到，就说明这款车的发动机工艺较好，力量也好。有些汽车在5000/分的转速左右才达到该车扭矩的最高指数这说明“力量”就不是此车所长。可以这样说，我们追求的驾驶乐趣主要来自扭矩，也就是所谓的“推背感”如果某台车的发动机最大扭矩出现在我们经常使用的转速范围内，那么这样的车绝对可以带给你非凡的驾驶乐趣。对于家用轿车来说，完美的发动机最大扭矩应该在很低转速出现，而最大功率在相对比较高的转速出现。

Answer 2

通俗点就是旋转的力的大小，这个大小和转速是成反比关系的，也就是在发动机总功率不变的情况下，转动的速度越大，转动的力越小。同样的，转动的力越大，速度越小。汽车挂低档也就是在发动机上挂上了齿轮比例更小的齿轮，使得发动机输出的转速更小，但是力量更大，方便诸如起步，上坡，等等情况。通俗来讲是这样，具体的建议百度。本回答被提问者采纳

Answer 3

扭矩：扭矩是使物体发生转动的力。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

Answer 4

可以看看HDP程序，经过动力升级可以提升不少扭矩和马力，还给提供保险，专业放心

Answer 5

汽车驱动理论 马力与扭力哪一项最能具体代表车辆性能？有人说「起步靠扭力，加 速靠马力」，也有人说「马力大代表极速高，扭力大代表加速好」，其实这些都是片段的错误解释，其实车辆的前进一定是靠引擎所发挥 的扭力，所谓的「扭力」在物理学上应称为「扭矩」，因为以讹传讹的结果，大家都说成「扭力」，也就从此流传下来，为导正视听， 本文以下皆称为「扭矩」。 扭矩的观念从小学时候的「杠杆原理」就说明过了，定义是「垂直方向的力乘上与旋转中心的距离」，公制单位为牛顿-米（N-m），除以重力加速度 9.8m/sec2之后，单位可换算成国人熟悉的公斤-米（kg-m）。英制单位则 为磅-呎（lb-ft），在美国车的型录上较为常见，若要转换成公制，只要将lb-ft的数字除以7.22即可。 汽车驱动力的计算方式：将扭矩除以车轮半径即可由引擎马力－扭力输出曲线图可发现，在每一个转速下都有一个相对的 扭矩数值，这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢？答案很简单，就是「除以一个长度」，便可获得「力」的数据。举例而言，一 部1.6升的引擎大约可发挥15.0kg-m的最大扭力，此时若直接连上185/ 60R14尺寸的轮胎，半径约为41公分，则经由车轮所发挥的推进力量为15/0.41=36.6公斤的力量（事实上公斤并不是力量的单位，而是重量的单位，须乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的标准单位「牛顿」）。 36公斤的力量怎么推动一公吨的车重呢？而且动辄数千转的引擎转速更不可能恰好成为轮胎转速，否则车子不就飞起来了？幸好聪明的人类发明了「齿轮」，利用不同大小的齿轮相连搭配，可以将旋转的速度降低，同时将扭矩放大。由于齿轮的圆周比就是半径比，因此从小齿轮传递动力至大齿轮时，转动的速度降低的比率以及扭矩放大的倍数，都恰好等于两齿轮的齿数比例，这个比例就是所谓的「齿轮比」。 举例说明，以小齿轮带动大齿轮，假设小齿轮的齿数为15齿，大齿轮的齿数为45齿。 当小齿轮以3000rpm的转速旋转，而扭矩为20kg-m时，传递至大齿轮的转速便降低了1/3，变成1000rpm；但是扭矩反而放大三倍，成为60kg-m。这就是引擎扭矩经由变速箱可降低转速并放大扭矩的基本原理。 在汽车上，引擎输出至轮胎为止共经过两次扭矩的放大，第一次由变 速箱的档位作用而产生，第二次则导因于最终齿轮比（或称最终传动 比）。扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比的相乘倍数。举例来说，手排六代喜美的一档齿轮比为3.250，最终齿轮比为4.058，而引擎的最大扭矩为14.6kgm/5500rpm，于是我们可以算出第一档的最 大扭矩经过放大后为14.6×；3.250×；4.058=192.55kgm，比原引擎放大了13倍。此时再除以轮胎半径约0.41m，即可获得推力约为470公斤。然而上述的数值并不是实际的推力，毕竟机械传输的过程中必定有磨 耗损失，因此必须将机械效率的因素考虑在内。 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，手排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，而传动轴的万向接头 效率约为98%，各位自己乘乘看就知道实际的推力还剩多少。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（单位为公尺） 马力亦非「力」乃「功率」的一种 了解如何将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实际推力之后，接着可以研究什么叫做「马力」。马力其实也不是一种「力」，而是一种功率 （Power）的单位，定义为单位时间内所能做「功」的大小。尽管如此，我们不得不继续使用「马力」这个名字，毕竟已经用太久了，讲「功率」恐怕没几个消费者听得懂？ 功率是由扭矩计算出来的，而计算的公式相当简单：功率（W）＝2π×； 扭矩（N-m）×；转速（rpm）/60，简化计算后成为：功率（kW）=扭矩（N-m） ×；转速（rpm）/9549，详细的推导请参看方块文章。然而功率kW要如何 转换成大家常见的「马力」呢，这又有一段故事得讲。 英制或公制？ 1PS=735W；1hp=746W 马力定义竟然不一样！ 谈到引擎的马力，相信不少人会直觉地想到什么DIN、SAE、EEC、JIS等等不同测试标准，到底这些标准的差异在哪儿，以后有空再研究；有点夸张的是由于英制与公制的不同，对「马力」的定义基本上就不一样。英制的马力（hp）定义为：一匹马于一分钟内将200磅（lb）重的物体拉动165英呎（ft），相乘之后等于33,000ft-lb/min；而公制的马力（PS）定义则为一匹马于一分钟内将75公斤的物体拉动60公尺，相乘之后等于4500kg-m/min。经过单位换算，（1lb=0.454kg；1ft=30.48cm）竟然发现1hp=4566kg-m/min，与公制的1PS=4500kg-m有些许差异，而如果以功率W（1W=1Nm/sec= 9.8kgm/sec）来换算的话，可得1hp=746W；1PS=735W两项不一样的结果。 同样是「马力」，英制马 力与公制马力的定义竟然不一样！难道英国马比较「有力」吗？ 到底世界上为什么会有英制与公制的分别，就好像为什么有的汽车是右驾，有的却是左驾一样，是人类永远难以协调的差异点。若以大家 比较熟悉的几个测试标准来看，德国的DIN与欧洲共同体的新标准 EEC还有日本的JIS是以公制的PS为马力单位，而SAE使用的是英制的 hp为单位，但为了避免复杂，本刊一率将马力的单位标示为hp。近来，越来越多的原厂数据已改提供绝对无争议的KW作为引擎输出的功率数值。 不过话说回来，1PS与1hp之间的差异仅1.5%，每一百匹马力差1.5匹，差异并不大。一般房车的马力多半仅在200匹马力以下，两者由于定义的差异也仅3匹马力左右，因此如果您真要「马马计较」，就把SAE 标准的数据多个1.5%吧！不过SAE、JIS、DIN、EEC各种测试标准之 间亦有些许差异，这个老问题已经争论过很多次了，单位之间不能真正划上等号，然而在差别不怎么多的情况之下，就当作相同吧！因此 管他是PS或hp，都差不多可以视为相等。 终于可以做结论了！将上述获得的马力与功率换算方式代入功率与扭矩的换算公式，并且将扭矩的单位换算为大家熟悉的kg-m之后，可得下列结果： 英制马力hp=扭力（kg-m）×；引擎转速（rpm）／727 公制马力PS =扭力（kg-m）×；引擎转速（rpm）／716 知道这些公式之后有什么用呢？从「马力hp=扭力×；转速/727」看来， 如果能增加引擎转速，扭力不变的情况下，便能增加马力。例如若能 将转速从6000rpm增加到8000rpm，等于增加了33%，但因为凸轮轴的 限制使得8000rpm时的扭力下降了10%，则仍能使马力增加19.7%，这 说明了时下改装计算机的为何能在解除断油后大幅增加马力。 所以不要被「增加？？匹马力」的广告所著魔。 让我们从另外一个角度来想：如果在同样的转速下，增加20匹马力，代表能增加多少推力呢？以最大扭力点发挥于5000rpm的情况下，将公式稍微变换一下，可发现增加的扭力=20hp×；727／ 5000rpm=2.9kgm。再将这个结果代入汽车驱动力的公式，同样以喜美 的一档计算，2.9×；3.250×；4.058/0.41=93公斤。对于一吨重的车身而言，影响似乎也不怎么大；再者如果相差5匹马力的话，推力更仅增加23公斤，可见相差5匹马力，根本也没差多少，所以能「增加5匹马力」的产品，到底应该花多少钱去改装，您自个儿会拿捏了吧？ 大马力决定真性能！ 到底大马力的车子跑得快，还是大扭力的车子跑得快？从公式可以知 道大马力的原因是「高转速的时候仍保有高扭力数值」，也就是说要 有大马力，不只是低转速的扭力要好，连高转速的扭力都得继续维持 ，这表示扭力与马力的争论根本是多余的，只要能做到高马力，除了表示各转速区域的扭力都很大之外，更代表材料技术的优越性，将活塞、进排气阀门的材质与重量予以强化与轻量化，才能将引擎转速提高。 扭矩与功率的换算公式推导 假设一圆的半径为r（单位为m），扭矩为T（单位为N-m），则圆周上切线 方向的力F=T/r，由于功率的定义为「每秒钟所作的功」，对于圆周?动而言，每旋转一圈所作的功为：F×；圆周总长2πr 将F=T/r代入计算，每一圈所作的功Work=F×；2πr=（T/r）×；2πr=2πT 再乘上引擎转速rpm就是每分钟所作的功，但功率P的单位是N-m/sec ，所以需除以60，转换成每秒所作的功。代入公式：P=T2πrpm/60，将常数整理后，则可得P（kW）=Trpm/9545。 由上文可见，一台车的动力由发动机传输到车轮，需要经过多组齿轮因此有所损耗，如果德制马力测的是传递到车轮上的动力，那么同样发动机用在不同车型上的动力输出应该不同，试拿bmw330和bmw530做比较，其功率均是225hp/5900rpm；结论，要么bmw在数据上造假，要么它测的是发动机输出净值。