500扭矩是什么概念意思 解析物理学中的扭矩概念?


嗷嗷胡千万别羞赧,相信我,某些几十上百万粉丝的汽车大V,假如你突袭式提问“什么是扭矩”,现场回答也多半是支支吾吾、含含糊糊、企图蒙混过关。什么是扭矩、马力、功率,这一类问题是被无数先辈们翻来覆去,炒过足足八百遍的文物级陈年冷饭了。然而讲真,我看过无数号称零门槛科普,最终也没发现一篇浅显到能让物理零分学渣(no offense)直呼“搜打死内”的。但偏偏,这几个词对于任何汽车相关的从业者、消费者乃至吃瓜人,都属于抬头不见低头见,避不开的老熟人。前两年特斯拉发布Roadster2和Cybertruck时,动辄上万牛·米的“轮上扭矩”给大伙吓懵逼,除非有人给你解释:这个轮上扭矩啊,它不是你以为的那个扭矩……此扭,非彼扭圆周运动的马甲我愿赌五毛钱,你一定刷到过“加速看马力还是看扭矩”这样的滥大街问题&回答。不论你是否点进去看了,无论你点进去是否看懂了,走过路过很难错过。对于扭矩这类正常人看见就打瞌睡的物理词汇,这确实大概是最抓眼球的讨论姿势,车迷们看到就来劲儿。因为人们都很容易落入一个思维模式:非要把问题简单化总结化,是A还是B?A重要还是B重要?由A决定还是B决定?但最吸引人的,不一定就是最有用的。具体到我们的问题,更符合人脑认知逻辑的是先搞明白“扭矩/马力/功率各自是什么”,自然而然你就会明白“加速由谁决定”等等衍生问题。相反,假如你前面零基础就直接接触后者,多半这俩问题会一起难住你很久。确实这可比物理课刺激多了……我们之所以先从扭矩(Torque)说起,是因为扭矩你可以理解为,它是功率的两个“来源”或“组成”之一。扭矩的计量单位是牛·米/N·m,中间的点表示乘号,这个点有时会被省略。“扭矩”加上“牛·米”这个单位,看上去仿佛很高深,其实没必要自己唬自己。所谓扭矩,不过就是我们再熟悉不过的“力”——唯一使它显得故作高深的是,这个力是旋转的力,而非高中物理常见的直线力。不信你瞧瞧人家隔壁火箭发动机,输出的是直线推力,于是描述火箭发动机的推力直接用“xxxx吨”、“xxxx牛”就行了,一目了然。直线力很简单,哪怕文科生也都能轻易理解,比如朝这边推是+10牛,朝反方向推是-10牛嘛。但汽车行驶是靠轮子,驱动车轮的力是旋转力,这样情况就稍稍复杂了,因为旋转力不像直线力那么方便量化。同样的一个旋转物体,在离旋转轴心不同距离/半径处,表现出的力的大小一定是不同的。杠杆效应各位都懂:越是离轴心近/半径小,对外表现出的力越大;离轴心越远/半径大,对外表现出的力越小——但实际上,那个使物体旋转的力,并没有变。反过来,杠杆定理告诉我们,要给一个物体施加某个大小的旋转力,可以在离轴心较近的位置(小半径)施加较大的力,也可以在离轴心较远的位置(大半径)施以较小的力。只要力和力臂的乘积相同,二者最终的效果是完全一致的。力臂OA×力Fa=力臂OB×力Fb于是问题来了:对于一个旋转的力,“xx牛”无法确定其大小。比方说,假如我们说一个旋转的力是“10牛”,怎么知道是在离轴心/半径0.5米处是10牛?还是在离轴心/半径1米处是10牛呢?反过来,是在离轴心0.5米处施加10牛的力,这个旋转力算“10牛”?还是在离轴心1米处施加10牛的力,这个旋转力算“10牛”呢?说不清了这就。直线力的单位“xx牛”不行,但力与力臂的乘积却可以。因为根据杠杆定理,只要力与力臂的乘积是同一个定值,那么对于杠杆中心施加的作用效果就是相同的。既然描述直线力的“xx牛”无法描述一个旋转的力,我们借来杠杆定理公式,取力与力臂的乘积,作为旋转力的计量单位。于是,就有了这个看上去好复杂、好高级、好难懂的扭矩单位,“牛·米/N·m”——其实不过是“牛/N”的“旋转版本”。很多人对扭矩不理解,罪魁祸首就是这个奇怪的单位。但恰恰是,如果结合“牛·米/N·m”这个单位,对于扭矩理解起来反而更容易一些。在离旋转物体轴心/半径1米处,施以1牛顿大小的力,作用于这个物体的旋转力即为1牛·米;反之同理,在1牛·米的旋转力作用下,离旋转轴心1米半径处,力的大小为1牛顿。所谓扭矩、牛·米,其实就这么点事儿,无非是旋转力需要一些额外骚操作罢了。浦东就是上海扭矩说穿了就是力,只不过这个力在转圈,功率则是更进了一个层级。单纯的“力”其实毫无意义,因为再大的力,也需要作用距离才能有实际效果。哪怕你全身憋足了力量,但拳头一毫米都不动杵那儿杵着,那杀伤力也是零,除非是在金庸小说里。要衡量力“干了多少活儿”,人类确立了“功”的概念:用力的大小乘以力作用的距离。功代表一个总量,那么要评判“出活儿的效率”,可以用这个总量除以花掉的时间,即功率=功/时间。又因为总量=速度×时间,可以得到功率=力(的大小)×(力作用下的)速度。其实就和打工差不多……工作量、时间、工作效率再回到现实中去理解,当我们谈论车“快不快”时,说的其实是单位时间内做功的多少,即“做功的效率”。“功”用来描述一个总量,“功率”则是描述一个效率。效率越高,动力越强;效率越低,动力越差——很像打工人的日常是不是。再将“发动机输出旋转力”套进去,扭矩只表示单纯的“(旋转)力的大小”,而这个力需要作用一段距离才有实际效果(功);这个实际效果除以花了多少时间,得到的就是“单位时间内干的活儿”,即出活儿效率(功率)。或者,还是利用总量=转速×时间,直接用力的大小(扭矩)乘以力的作用速度(转速),也可以得到功率。说到这,该请出一个公式:功率(kW)=扭矩(N·m)*转速(RPM)/9549。这个公式的推导过程不必细说,虽然你可能看着眼晕,但其实无非是角度弧度、速度时间的互相转化罢了——属于“我虽然看不懂但我知道我不是真的看不懂”型知识。“9549”是精确到个位的近似数,后面原本带着一串无限不循环小数,由将圆周运动角速度转化为线速度时除以π而得。9549是个恒定常数,所以,功率与扭矩转速之乘积是直接相关的。我们平时看到的那些发动机功率-扭矩图,其实功率曲线上任何一点的功率千瓦数,都可以通过该点对应的扭矩、转速之乘积,再除以这个常数9549而得到。甚至,功率本来就是一个无法直接测量得到的数据。发动机功率曲线,是在台架上测得扭矩与实时转速,再经过计算才得到的。常见的功率-扭矩图,其实只要给出扭矩曲线,功率曲线我们自己就能手算然后画出来,毕竟转速就在下面坐标轴上摆着呢。所以不妨这么说:扭矩“就是”功率(的一部分),因为功率由扭矩和转速相乘得到。二者相伴而生,零扭矩高速空转的发动机,是无功率可言的;只要转速不变或增加,更高的扭矩一定意味着更高的功率。世间万物皆杠杆回到扭矩本身,你其实很容易找出一个bug:很多汽车发动机的扭矩不过100-200N·m,按照上面的理解,相当于在发动机输出轴装个1米长的把手,在把手上施以100牛也就是10千克的力——这几乎是个成年人都能做到。一方面,这样的力就足以驱动一两吨重的车飞奔吗?一方面,一台发动机燃烧汽油做功,结果就这?要回答第一个问题,首先需要明确:燃油车世界说到的“扭矩”,指的皆是“曲轴扭矩”,即发动机输出轴上力的大小。发动机后面有什么?变速箱,主减速器,差速器。在低挡位,变速箱会将发动机动辄几千转的转速降低数倍,再经主减速器,最终到车轮上的转速可以被降低十几倍。功率并没有变(不计传动损耗),而转速被降低了。根据功率=扭矩×转速(*常数),轮端的转速被降了多少倍,轮端的扭矩就会提升多少倍——这就是所谓的“轮上扭矩”。 抛开数学公式,实际中也好理解:用小齿轮去带动大齿轮,转速会变慢,但力量被放大。代价则是需要转过更多的圈数,才能跑完原先的行程。齿轮传动本也符合杠杆原理,被放大的力量来自更长的行程,二者的乘积始终不变——正如扭矩与转速乘积也始终是定值(功率不变)。动力稍微靠谱的乘用车,在一挡时的轮上扭矩都可以达到5000-10000牛·米,所以说特斯拉的10000牛·米轮上扭矩,是一个走信息不对称路线的营销话术。并且,轮端扭矩其实与车辆动力性能并不直接相关,而是与偏好设定更紧密。比如硬派越野车很多可以轻松越过10000N·m——无非把减速齿轮做得更大一些罢了,根本就没有啥成本。几千上万牛·米的轮上扭矩,才是真正驱动车辆跑起来的那个力。至于第二个问题,为何一台汽油发动机轰轰烈烈就搞出这么10千克的力呢?别忘了还有个转速在那儿。发动机并不仅仅是产生一个“1米半径处10千克的力”,还能以最高每分钟几千转的频率持续产生这样的力——这可就不是哪个人类能做到的了。所以说汽油燃烧机械运转的结果,不光是产生了一个100-200N·m的静态扭矩(力),更带动着发动机活动部件以动辄数千转/分高速运转,最终是以每分钟几千转的频率持续产生100-200N·m的扭矩。扭矩和功率,差不多是汽车动力性能最最核心、也最最基本的参数。如果不理解扭矩和功率的含义和关系,对于动力性能更细节、更深层的认识,就很容易受到局限乃至误导。而一旦掌握了这个基本知识,对于理解车辆动力系统会有很大帮助——不限于燃油车或电动车。扭矩是理解所有动力话题的基础,无论是“加速看哪个”这样的市井老题,还是正确理解响应等动力特性、梳理引擎技术发展脉络、评判电机与燃油机的不同等等。如果不理解扭矩的含义和与其他参数间的关系,也许不影响你对汽车的了解和爱好,但终将停留在浅尝辄止,更别谈形成自己的主观判断。其实呢,扭矩无非就是个力,可别被一个圆周运动附带的唬人单位给吓跑了。}
发动机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。汽车扭矩是从曲轴端输出而产生的一种数据,当转速越快时提供的扭矩就越小。通过这一项数据也反应了汽车在相应的范围内产生的负载的能力,他其实和功率的效果一样一样的,也是体现了汽车性能的一种参数。他体现了汽车的速度、汽车的上坡能力、汽车的悬挂系统的能力。简介:发动机的最大扭矩与发动机的进气系统、供油系统和点火系统的设计有关,在某一转速下,这些系统的性能匹配达到最佳,就可以达到最大扭矩。另外,发动机的功率、扭矩和转速是相关联的,具体关系为:功率=K×扭矩×转速,其中K是转换率。选择发动机时也要权衡一下怎样合理使用、不浪费现有功能。扭矩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。它的准确定义是位矢(L)和力(F)的叉乘(M),物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离,它能表示发动机所输出的力的大小(因为发动机中曲轴的半径一定)。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。1.也就是汽车发动机传递给车辆半轴或传动轴的力矩。也就是它有多大的劲。 2.扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩。 3.发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。 4.在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系,转速越快扭矩越鞋反之越大,...
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扭矩其实就是力矩,中学都应该学过。力矩指的是使得一个物体转动速度改变的物理量。这个物理量受两个要素的影响:力和作用位置。简单的说呢,就比方说你拿扳手卸一颗螺栓。你的扳手越长,你需要用的力越小。这是因为力矩等于“力的大小”乘以“力的作用点到转轴的距离”(准确地说是,“力在垂直于转轴方向上的投影的大小”和“力的作用点到转轴的距离”)所以你扳动一个东西时,用力的距离越远,需要的力就越小。那么如果我们要把这个使物体转动的东西用一个统一的物理量来表达,这就叫做力矩或者扭矩,单位是牛米(也就是牛顿乘以米)。汽车的动力输出,因为是以传动轴的转动来输出的,不同的车轮大小,就会对地面产生不同的力,所以一般以扭矩来进行描述,这样不同车轮/齿轮大小,都可以统一描述。因此汽车驱动力,不讲力,而讲扭矩。显然,同等车轮/齿轮尺寸下,扭矩越大,力越大。原则上,排量越大的车子,同等转速和齿轮比之下,扭矩也越大。它不是什么“瞬间爆发出的力量”。马东的比喻我觉的很蹩脚。理解扭矩的关键在于,发动机输出的是旋转力,而不是直线力(隔壁火箭发动机输出直线推力,人家直接标8000牛、700吨什么的就行了)。于是简单的力,就变成了看似挺难懂的扭矩。直线作用力我们都熟,“力”有三要素是大小、方向、作用点,所以力是带方向的矢量。规定某个方向为正,用10牛的力去推是+10N,往反方向拉是-10N——这所有人都懂。但现在力变成旋转的,问题就出现了。同一个旋转力,在离旋转轴心不同距离(半径)处,对外表现出的力的大小是不同的。因为杠杆效应,越是离轴心近(半径小),表现出的力越大;离轴心越远(半径大),表现出的力越大——但实际上,这个旋转物体的旋转力并没变。杠杆定理告诉我们,要给一个物体施加某个大小的旋转力,可以在离轴心较近的位置(小半径)施加较大的力,也可以在离轴心较远的位置(大半径)施以较小的力。只要力和力臂的乘积相同,二者的效果是相等的。力臂OA×力Fa=力臂OB×力Fb反过来也一样,对于同一个旋转力,不同位置(半径/力臂)表现出的力大小不同,只有力与力臂的乘积是始终不变的。对于一个旋转的力,如果只说(比如)“10牛”,你怎么知道是在离轴心1mm半径处测得10牛?还是离轴心1km半径处测得10牛呢?是在离轴心1mm处施加10牛的力,这个旋转力算“10牛”?还是在离轴心1km半径处施加10牛的力,这个旋转力算“10牛”呢?于是,为了衡量旋转力的大小,就不能再只说“多少多少牛”,而是取力与力臂的乘积作为度量衡。扭矩的单位是“牛·米/N·m”,很多人对扭矩不理解是因为这个奇怪的单位,但其实恰恰是,如果结合单位牛·米反而更容易理解扭矩。牛·米中间的“·”(有时被省略)表示乘号“×”。在离旋转物体轴心1米半径处,施以1牛顿大小的力,作用于这个物体的旋转力即为1牛·米;反过来,在1牛·米的旋转力作用下,离旋转轴心1米半径处,力大小为1牛顿。乘号的两边是此消彼长的关系。在离轴心半径2米处施加5牛的力,与离轴心半径5米处施加2牛的力,二者的作用效果是相同的,旋转的力即扭矩也都是10牛·米。这样我们就有了可以量化旋转力的单位了。用扭矩(旋转力的大小)×转速(这个大小旋转力作用的频次)×一个特定值常数,就得到了功率(真正的干活儿效率)。题主问的只是扭矩所以后面不多说了,完。}

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