汽車扭矩—汽車扭矩大小意味著什么

2024-05-17 15:38:57

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『汽車有文化，你的汽車價值觀』

汽車扭矩—汽車扭矩大小意味著什么

扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的一種特殊的力矩。發(fā)動機(jī)的扭矩就是指發(fā)動機(jī)從曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定范圍內(nèi)的負(fù)載能力。外部的扭矩叫轉(zhuǎn)矩或者叫外力偶矩，內(nèi)部的叫內(nèi)力偶矩或者叫扭矩。

扭矩（Torque，也稱為轉(zhuǎn)矩）在物理學(xué)中就是特殊的力矩，等于力和力臂的乘積，國際單位是牛米Nm，此外還可以看見kgm、lb-ft這樣的扭矩單位，由于G=mg，當(dāng)g=9.8的時候，1kg的重力為9.8N，所以1kgm=9.8Nm，而磅尺lb-ft則是英制的扭矩單位，1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m，可以算出1lb-ft=0.13826kgm。在人們?nèi)粘１磉_(dá)里，扭矩常常被稱為扭力（在物理學(xué)中這是2個不同的概念）。例如：8代Civic 1.8的扭矩為173.5Nm@4300rpm，表示引擎在4300轉(zhuǎn)/分時的輸出扭矩為173.5Nm，那173.5N的力量怎么能使1噸多的汽車跑起來呢？其實(shí)引擎發(fā)出的扭矩要經(jīng)過放大（代價就是同時將轉(zhuǎn)速降低）這就要靠變速箱、終傳和輪胎了。引擎釋放出的扭力先經(jīng)過變速箱作“可調(diào)”的扭矩放大再傳到終傳（尾牙）里作進(jìn)一步的放大（同時轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低），最后通過輪胎將驅(qū)動力釋放出來。如某車的1擋齒比（齒輪的齒數(shù)比，本質(zhì)就是齒輪的半徑比）是3，尾牙為4，輪胎半徑為0.3米，原扭矩是200Nm的話，最后在輪軸的扭矩就變成200×3×4=2400Nm，再除以輪胎半徑0.3米后，輪胎與地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N，即800公斤力的驅(qū)動力，這就足以驅(qū)動汽車了。

中文名:扭矩

外文名:Torque

國際單位:N·m

數(shù)值:扭力乘以力臂

物理意義:使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的力矩

物理原理

對于家用轎車而言，扭矩越大加速性越好；對于越野車，扭矩越大其爬坡度越大；對于貨車而言，扭矩越大車?yán)闹亓吭酱蟆＼囎拥呐ぞ卦酱缶驮胶茫谛旭偟臅r候也是這樣，在排量相同的情況下，扭矩越大說明發(fā)動機(jī)越好。在開車的時候就會感覺車子隨心所欲，想加速就可加速，“貼背感”很好。扭矩是評價一款車性能的主要參數(shù)之一。評價一款車有一個重要數(shù)據(jù)，就是該車在0－100公里/小時的加速時間。而這個加速時間就取決于汽車發(fā)動機(jī)的扭矩。

一般來講，扭矩的最高指數(shù)在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相對比較低的情況下能夠達(dá)到，就說明這款車的發(fā)動機(jī)工藝較好，力量也好。有些汽車在5000/分的轉(zhuǎn)速左右才達(dá)到該車扭矩的最高指數(shù)這說明“力量”就不是此車所長。可以這樣說，我們追求的駕駛樂趣主要來自扭矩，也就是所謂的“推背感”如果某臺車的發(fā)動機(jī)最大扭矩出現(xiàn)在我們經(jīng)常使用的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，那么這樣的車絕對可以帶給你非凡的駕駛樂趣。對于家用轎車來說，完美的發(fā)動機(jī)最大扭矩應(yīng)該在很低轉(zhuǎn)速出現(xiàn)，而最大功率在相對比較高的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)。

發(fā)動機(jī)扭矩

發(fā)動機(jī)的扭矩就是指發(fā)動機(jī)從曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定范圍內(nèi)的負(fù)載能力。

在某些場合能真正反映出汽車的“本色”，例如啟動時或在山區(qū)行駛時，扭矩越高汽車運(yùn)行的反應(yīng)便越好。以同類型發(fā)動機(jī)轎車做比較，扭矩輸出愈大承載量愈大，加速性能愈好，爬坡力愈強(qiáng)，換擋次數(shù)愈少，對汽車的磨損也會相對減少。尤其在轎車零速啟動時，更顯示出扭矩高者提升速度快的優(yōu)越性。

扭矩和功率一樣，是汽車發(fā)動機(jī)的主要指數(shù)之一，它反映在汽車性能上，包括加速度、爬坡能力等。它的準(zhǔn)確定義是位矢(L)和力(F)的叉乘(M)，物理學(xué)上指使物體轉(zhuǎn)動的力乘以到轉(zhuǎn)軸的距離，它能表示發(fā)動機(jī)所輸出的力的大小（因?yàn)榘l(fā)動機(jī)中曲軸的半徑一定）。通俗點(diǎn)講，扭矩是衡量一個汽車發(fā)動機(jī)好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)，一輛車扭矩的大小與發(fā)動機(jī)的功率成正比。

計(jì)算方式

計(jì)算方法

將扭矩除以車輪半徑即可由引擎馬力－扭力輸出曲線圖可發(fā)現(xiàn)，在每一個轉(zhuǎn)速下都有一個相對的扭矩數(shù)值，這些數(shù)值要如何轉(zhuǎn)換成實(shí)際推動汽車的力量呢？答案很簡單，就是除以一個長度，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公分，則經(jīng)由車輪所發(fā)揮的推進(jìn)力量為15/0.41=36.6kg的力量(事實(shí)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(biāo)準(zhǔn)單位是牛頓)。

36kg的力量怎么推動一噸的車重呢？而且動輒數(shù)千轉(zhuǎn)的引擎轉(zhuǎn)速更不可能恰好成為輪胎轉(zhuǎn)速，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。

舉例說明

以小齒輪帶動大齒輪，假設(shè)小齒輪的齒數(shù)為15齒，大齒輪的齒數(shù)為45齒。

當(dāng)小齒輪以3000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，而扭矩為20kgm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60kgm。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(dǎo)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14.6kgm/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=192.55kgm，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(shí)際的推力，畢竟機(jī)械傳輸?shù)倪^程中必定有磨耗損失，因此必須將機(jī)械效率的因素考慮在內(nèi)。

若論及機(jī)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(jī)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(jì)算：扭矩×變速箱齒比×主減速器速比×機(jī)械效率/輪胎半徑。

公式計(jì)算

公式

驅(qū)動力=扭矩×變速箱齒比×主減速器速比×機(jī)械效率÷輪胎半徑（單位：米）

計(jì)算

為什么引擎的功率能由扭矩計(jì)算出來？

因?yàn)楣β蔖 = 功W ÷ 時間t，功W = 力F × 距離s，所以P = F×s/t = F×速度v。這里的v是線速度，而在引擎里，曲軸的線速度v = 曲軸的角速度ω×曲軸半徑r，代入上式得：功率P=力F×半徑r×角速度ω；而力F × 半徑r=扭矩，故得出：功率P=扭矩×角速度ω。所以引擎的功率能從扭矩和轉(zhuǎn)速中算出來。

角速度的單位是弧度/秒，在弧度制中一個π代表180度

定義：φ-------截面間相對轉(zhuǎn)角；

γ -------切應(yīng)變；

τ --------切應(yīng)力；

T----------扭矩;

r-----------半徑；

l-----------材料長度。

切應(yīng)變與相對轉(zhuǎn)角的關(guān)系為：

切應(yīng)變與切應(yīng)力滿足剪切胡克定律：（G為材料的切變模量）

扭矩與切應(yīng)力之間的關(guān)系為：（ ·為點(diǎn)乘）

最大扭矩

最大扭矩一般出現(xiàn)在發(fā)動機(jī)的中、低轉(zhuǎn)速的范圍，隨著轉(zhuǎn)速的提高，扭矩反而會下降。扭矩的單位是牛頓·米（N·m）或公斤·米（kg·m）。

發(fā)動機(jī)的最大扭矩與發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)，在某一轉(zhuǎn)速下，這些系統(tǒng)的性能匹配達(dá)到最佳，就可以達(dá)到最大扭矩。另外，發(fā)動機(jī)的功率、扭矩和轉(zhuǎn)速是相關(guān)聯(lián)的，具體關(guān)系為：功率=K×扭矩×轉(zhuǎn)速，其中K是轉(zhuǎn)換率。選擇發(fā)動機(jī)時也要權(quán)衡一下怎樣合理使用、不浪費(fèi)現(xiàn)有功能。比如，北京冬夏都有必要開空調(diào)，在選擇發(fā)動機(jī)功率時就要考慮到不能太小；只是在城市環(huán)路上下班交通用車，就沒有必要挑過大馬力的發(fā)動機(jī)。盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理選配發(fā)動機(jī)。

車尾標(biāo)識

自2015年起，大眾汽車品牌將在中國市場逐步啟用全新“基于發(fā)動機(jī)扭矩”的車尾標(biāo)識體系。啟用“基于發(fā)動機(jī)扭矩”的車尾標(biāo)識體系，是大眾汽車品牌在中國市場的一次重要革新，不僅讓大眾汽車的扭矩性能一目了然，進(jìn)而使消費(fèi)者更加關(guān)注發(fā)動機(jī)的實(shí)際性能，而不是僅僅關(guān)注排量。

為此，大眾汽車品牌將其發(fā)動機(jī)的扭矩值（牛·米）劃分為若干個“扭矩類別”，例如180、230、280、330和380牛·米。車尾標(biāo)識體系將通過“以牛·米為單位的扭矩類別標(biāo)記值”加“發(fā)動機(jī)技術(shù)類型”的形式，在搭載了TSI和TDI發(fā)動機(jī)的大眾汽車品牌乘用車和輕型商用車的右后車尾呈現(xiàn)。例如，新標(biāo)識“230TSI”所代表的意義是：該車型配備的發(fā)動機(jī)是扭矩類別為230牛·米的TSI發(fā)動機(jī)。

大眾汽車品牌旗下逐步采用全新的車尾標(biāo)識的車型將涵蓋A0至B級乘用車、SUV以及MPV商用車。上海大眾汽車的凌渡和一汽-大眾新速騰成為了首批采用大眾汽車品牌全新車尾標(biāo)識的車型。

數(shù)值及說明

奧拓的最大扭矩只有60.5，是在發(fā)動機(jī)為3000-4000轉(zhuǎn)的范圍，由于其排量只有0.8L，在國產(chǎn)微型車中，奧拓的最大扭矩也是相當(dāng)小的，其他微車較高的能達(dá)到110-120；中高排量車的范圍特別大，從110-700多，一般國產(chǎn)中檔車多為200-350，其中邁巴赫exelero在轎車扭矩中登頂，達(dá)到1020/2500轉(zhuǎn)。跑車則普遍較高，400、500是很常見的，現(xiàn)代酷派FX2.0的最大扭矩只能達(dá)到185/6000，越野車中，國產(chǎn)的一般在180-300之間（當(dāng)然國產(chǎn)的排量也比較小），進(jìn)口則高一些，歐美的一般為400/4800，路虎神行者2004只有240/3000，其衛(wèi)士也只有400/1950。布加迪威龍16.4以1250/2200 的恐怖扭矩位列跑車扭矩第一位。

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