力矩乘以角度等于什么
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以下内容中,小编将对力矩、角度、扭矩的相关内容进行着重介绍和阐述,希望本文能帮您增进对三者的了解,和小编一起来看看吧。
一、力矩乘以角度是什么
在物理学中,力矩是指力在物体上产生的转动效果。它的计算公式为力矩 = 力 × 距离。而角度则是指两条射线之间的夹角。
当力矩与角度相乘时,其结果将会得到一个新的物理量,称为扭矩。扭矩是指物体在受到力的作用下绕轴线旋转的能力或者旋转效果,通常用牛顿·米(N·m)或磅·英尺(lb·ft)来表示。
扭矩的大小取决于力矩和角度的乘积。如果给定的力矩和角度都很小,则扭矩的值也会很小。相反,如果力矩和角度都很大,则扭矩的值也会很大。
扭矩在许多工程领域中都是一个重要的物理量。例如,在机械工程中,扭矩是设计和分析旋转设备的关键参数。在汽车工业中,发动机的扭矩决定了其加速性能和牵引力。在电子工程中,扭矩是用于控制电机运动的一个关键参数。
总之,力矩乘以角度得到的扭矩是一个非常重要的物理量,在许多工程和科学领域中都具有广泛的应用价值。
二、扭矩计算方式
通过上面的介绍,想必大家都已经清楚了力矩乘以角度的答案是什么?对,就是扭矩。在这部分,我们来看一下扭矩的计算方式是怎么样的。
1、计算方法
在每一个转速下都有一个相对的扭矩数值,这些数值除以一个长度,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厘米,则经由车轮所发挥的推进力量为15/0.41=36.6kg的力量(事实上千克并不是力量的单位,而是质量的单位,须乘以重力加速度9.8m/s²才是力的标准单位是牛顿)。
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。
2、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为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14.6kg·m/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=192.55kg·m,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470kg。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。
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:驱动力=扭矩×变速箱齿比×主减速器速比×机械效率/轮胎半径(单位:米)。
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