扭矩是使物體發(fā)生轉動的力功率固定條件下與發(fā)動機轉速成反比關文學理論

1、發(fā)動機通過飛輪對外輸出的扭矩稱為有效扭矩單位有效扭矩與外界施加于發(fā)動 機曲軸上的阻力矩相平衡。一般來說，在排量一定的情況下，缸徑小，行程長的 汽缸較注重扭關鍵詞：管狀電機，扭矩，扭矩傳感器計，直流電機,馬達扭矩變頻器摘 要：扭矩是使物體發(fā)生轉動的力。在功率固定的條件下它與發(fā)動機轉 速成反比關系，轉速越快扭矩越小，反之越大。標明的功率及相應轉速則稱為額 定功率和額定轉速，額定功率一般要小于最大功率減速機馬達馬達扭矩是使物體發(fā)生轉動的力。發(fā)動機的扭矩就是指發(fā)動機從曲軸端輸出 的力矩。在功率固定的條件下它與發(fā)動機轉速成反比關系，轉速越快扭矩越小， 反之越大，扭矩傳感器安裝方式反映了汽車在一定范圍內的

2、負載能力。松下馬達扭矩傳感器安裝方式扭矩和功率一樣，是汽車發(fā)動機的主要指數(shù)之一，它反映在汽車性能上, 包括加速度、爬坡能力以及懸掛等。它的準確定義是：活塞在汽缸里的往復運動， 往復一次做有一定的功，它的單位是牛頓。在每個單位距離所做的功就是扭矩了。 是這樣的，扭矩是衡量一個汽車發(fā)動機好壞的重要標準， 一輛車扭矩的大小與發(fā) 動機的功率成正比。舉個通俗的例子，比如，像人的身體在運動時一樣，功率就像是身體的耐久度，而扭矩是身體的爆發(fā)力對于家用轎車而言，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，扭矩越大車拉的重量越大。在排量相同的情況下，扭 矩越大說明發(fā)動機越好。在開車的時

3、候就會感覺車子隨心所欲，想加速就可加速， “貼背感”很好。現(xiàn)在評價一款車有一個重要數(shù)據，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)動機的扭矩。一般來講，扭矩的最高指數(shù)在汽車2000-4000/分的轉速下能夠達到，就說明這款車的發(fā)動機 工藝較好，力量也好。有些汽車在 5000/分的轉速左右才達到該車扭矩的最高 指數(shù)，這說明“力量”就不是此車所長。扭矩在物理學中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘積，國際單位是牛 米Nm此外我們還可以看見kgm lb-ft 這樣的扭矩單位，由于 G=mg當g=9.8 的時候，1kg = 9.8N，所以1kgm= 9.8Nm,而磅尺lb-ft

4、則是英制的扭矩單位， 1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m ，可以算出 1lb-ft = 0.13826kgm。在人們日常表達 里，扭矩常常被稱為扭力（在物理學中這是 2個不同的概念）?，F(xiàn)在我們舉個例子：8代Civic 1.8的扭矩為173.5Nm4300rpm表示引 擎在4300轉/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？其實引擎發(fā)出的扭矩要經過放大（代價就是同時將轉速降低）這就要靠變速箱、終傳和輪胎了。引擎釋放出的扭力先經過變速箱作“可調”的扭 矩放大（或在超比擋時縮?。┰賯鞯浇K傳（尾牙）里作進一步的放大（同時轉速 進一步降低），最后通

5、過輪胎將驅動力釋放出來。如某車的1擋齒比（齒輪的齒數(shù)比，本質就是齒輪的半徑比）是 3,尾牙為4,輪胎半徑為0.3米，原扭矩是 200Nm的話，最后在輪軸的扭力就變成 200X 3X 4= 2400N（設傳動效率為100% 在除以輪胎半徑0.3米后，輪胎與地面摩擦的部分就有 2400Nm/0.3m= 8000N的 驅動力，這就足以驅動汽車了。若論及機械效率，每經過一個齒輪傳輸，都會產生一次動力損耗，手動 變速箱的機械效率約在95流右，自排變速箱較慘，約剩 88流右，而傳動軸的 萬向節(jié)效率約為98%整體而言，汽車的驅動力可由下列公式計算：扭矩X變速箱齒比X最終齒輪比X機械效率 驅動力=輪胎半徑（單

6、位：米）小結：1kgm 9.8Nm 1lb-ft = 0.13826kgm 1lb-ft = 1.355Nm一般來說，在排量一定的情況下，缸徑小，行程長的汽缸較注重扭矩的 發(fā)揮，轉速都不會太高，適用于需要大載荷的車輛。而缸徑大，行程短的汽缸較 注重功率的輸出，轉速通常較高，適用于快跑的車輛。簡單來說：功率正比于扭 矩X轉速補充一點：為什么引擎的功率能由扭矩計算出來呢？我們知道，功率卩=功VW時間t功 牡力FX距離s所以，P= FX s/t =FX速度v這里的v是線速度，而在引擎里，曲軸的線速度=曲軸的角速度 3X曲 軸半徑r，代入上式得：功率 卩=力FX半徑r X角速度3 ；而力FX半徑r 二

7、扭矩得出：功率P二扭矩X角速度 所以引擎的功率能從扭矩和轉 速中算出來角速度的單位是弧度/秒，在弧度制中一個派代表180度DEDE C N S 10何一、“扭矩”和“功率”是表征發(fā)動機動力性能的重要指標發(fā)動機通過飛輪對外輸出的扭矩稱為有效扭矩， 用Te表示，單位為N m 有效扭矩與外界施加于發(fā)動機曲軸上的阻力矩相平衡。發(fā)動機通過飛輪對外輸出 的功率稱為有效率，用Pe表示，單位為kW它等于有效轉矩與曲軸角速度的乘 積。發(fā)動機的有效功率可以用臺架試驗方法測定，即用測功器測定有效轉矩 和曲軸角速度，然后運用以下的公式便可計算出發(fā)動機的有效功率。Pe= Te - （2n/ 60） /1000= Te

8、n/ 9550（kW）其中：Te有效轉矩，Nm n發(fā)動機轉速，r/min有效扭矩的最大值稱為最大轉矩，有效功率的最大值稱為最大功率。報刊上在介紹某一車型時， 其技術參數(shù)中的扭矩和功率通常就是最大扭矩和最大 功率。而發(fā)動機銘牌上標明的功率及相應轉速則稱為額定功率和額定轉速， 額定 功率一般要小于最大功率， 按照汽車發(fā)動機可靠性試驗方法的規(guī)定， 汽車發(fā)動機 應能在額定工況下能連續(xù)運行 3001000h。關于扭矩和功率的含義，通俗一點講，扭矩好比百米賽跑選手在起跑點 蹲撐，蓄勢待發(fā)， 準備沖向前那一剎那的沖勁； 而功率就是維持這股勁可以越跑 越快，一直跑到終點的能力。增大發(fā)動機的排量，就能提高Te和

9、Pe。為了增大發(fā)動機排量，可增加氣缸數(shù) （如3缸變 4缸），或者增加單位氣缸的容積 （如增大 氣缸內徑 ） 。二、正確理解發(fā)動機的“扭矩”和“功率”關系扭矩傳感器安裝方式 簡單的說：發(fā)動機的扭矩象征其氣缸一口氣所能吸進的油氣量，這個吸 氣量是會隨油門開度的加大和發(fā)動機轉速的逐漸升高而增加的， 但是它不會一直 變大上去， 到了某一轉速它就會達到顛峰， 這就是平時人們所說的最大扭矩。 發(fā) 動機的轉速再上升，它就會逐漸下降， 這是汽油發(fā)動機等內燃機在扭矩上的特色， 也是最不理想的地方。 功率等于扭矩乘以轉速，它象征在單位時間里發(fā)動機可 吸進的油氣量。 所以，當發(fā)動機轉速逐漸上升到最大扭矩點時， 每口

10、氣吸進的油 氣量和單位時間里的吸氣次數(shù)都在增加， 因此功率一直上升； 當轉速超過最大扭 矩點后，盡管每口氣吸進的油氣量減少， 但由于降幅不大且吸氣次數(shù)在增加， 所 以一直增加到最大功率點為止； 當轉速超過最大功率點后， 每口氣吸進的油氣量 減少幅度要大于吸氣次數(shù)的增加幅度，所以功率開始減少。三、如何比較不同發(fā)動機的優(yōu)劣或強化程度汽車所要求的發(fā)動機動力性指標 Te和Pe是在一定轉速下得到的。不同 汽車的使用要求不一樣，車速也不一樣 （如載貨汽車和轎車使用的車速就不一 樣） ，所對應的發(fā)動機轉速就不一樣，因此不同用途的發(fā)動機，即便在有效功率 相等的情況下， 它們所對應的轉速也是不一樣的， 反言之即

11、功率相等的發(fā)動機并 不能符合所有車型的要求，還必須在考慮功率和扭矩的同時看其所對應的轉速， 這樣才能全面看出發(fā)動機的動力性能指標 Te和Pe是否符合要求。而Te和Pe這兩項動力性指標并不能直接用來評價不同排量發(fā)動機的優(yōu) 劣或強化程度， 即不是功率和扭矩大的發(fā)動機就好或強化程度就高， 而是要看單 位氣缸工作容積所發(fā)出的功率和扭矩。TL和PL就是表示單位氣缸工作容積的扭矩和功率，使用這兩項指標才 能比較出不同發(fā)動機的優(yōu)劣或強化程度。汽車發(fā)動機TL和PL的范圍：汽油機： TL=600kPa1000kPa PL=22kW/L55kw/L 柴油機： TL=600kPa900kPa PL=11kW/L26

12、kw/L在額定工況下，發(fā)動機每升氣缸工作容積所發(fā)出的功率叫升功率。PL= Pe(Vh i)(kw / L)其中：Vh氣缸工作容積(L) i 氣缸數(shù)升功率標征單位氣缸工作容積的利用率，PL越大表示單位氣缸工作容積 發(fā)出的功率越大，那么當發(fā)動機功率一定時， PL越大發(fā)動機就越小，材料質量 越小。提高升功率的途徑主要有4個：(1) 增加充氣量燃料燃燒需要空氣，相對燃料而言，空氣更難進入氣缸。采用增 壓技術或改善換氣過程(如減少進氣阻力)可提高充氣量。(2) 改善混臺氣質量和燃燒質量在一定的空氣量下，空氣與油料混合均勻，燃燒 充分，單位氣缸容積供熱量增多。(3) 提高發(fā)動機機械效率減少機械損失才能增加

13、有效功率的輸出。減少機械損失 主要是減少各摩擦副的摩擦損失，其次是減少輔助機構的功率消耗和泵氣損失。(4) 適當提高轉速主要是增加作功(或充氣)頻率，即增加單位時間的充氣量。但是提高發(fā)動機轉速除應考慮機械強度外， 轉速增加，每循環(huán)的充氣量減少、機械 損失增大、燃燒過程難以組織，即轉速提高，會使Pe下降，因此，增加轉速也要適度。行星減速機區(qū)別于一般減速機減速機一般用于低轉速大扭矩的傳動設備，把電動機 內燃機或其上個世紀就出現(xiàn)了步進電動機，它是一種可以自由回轉的電磁鐵，動作原理 和今天的反應式步進電動機沒有什么區(qū)別， 也是依靠氣隙磁導的變化來產生電磁 轉矩。在本世紀初，由于資本主義列強爭奪殖民地，

14、造船工業(yè)發(fā)展很快，同時也 使得步進電動機的技術得到了長足的進步。到了80年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進電動機的控制方式更加靈活多樣。原來的步進電 機控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設計電路。計算機則通過軟件來控制步進電機， 更好地挖掘出電動機的潛力。因此，用計算 機控制步進電機已經成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨勢。步進電機和普通電動機不同之處是步進電機接受脈沖信號的控制。步進電機靠一種叫環(huán)形分配器的電子開關器件，通過功率放大器使勵磁繞組按照順序輪流 接通直流電源。由

15、于勵磁繞組在空間中按一定的規(guī)律排列， 輪流和直流電源接通 后，就會在空間形成一種階躍變化的旋轉磁場， 使轉子步進式的轉動，隨著脈沖 頻率的增高，轉速就會增大。步進電機的旋轉同時與相數(shù)、分配數(shù)、轉子齒輪數(shù) 有關?，F(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機、 永磁式步進電機、混合式步 進電機和單相式步進電機等。其中反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料制成， 定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產生轉矩。現(xiàn)階段，反應式步進電機獲 得最多的應用。步進電機和普通電機的區(qū)別主要就在于其脈沖驅動的形式，正是這個特點， 步進電機可以和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術相結合。 不過步進電機在控制的精度、速度 變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)的閉環(huán)控制的直流伺服電動機。在精度不是 需要特別高的場合就可以使用步進電機， 步進電機可以發(fā)揮其結構簡單、可靠性 高和成本低的特點。使用恰當?shù)臅r候，甚至可以和直流伺服電動機性能相媲美。步進電機廣泛應用在生產實踐的各個領域。 它最大的應用是在數(shù)控機床的制 造中，因為步進電機不需要A/D轉換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉化成為角位移， 所以被認為是理想的數(shù)控機床的執(zhí)行元件。 早期的步進電機輸出轉矩比較小，無 法滿足需要，在使用中和液壓扭矩放大器一同組成液壓脈沖 馬達。隨著步進電動 機技術的發(fā)展，步進電動機已經能夠單獨在系統(tǒng)上進行使用， 成為了不可替代的 執(zhí)行元件。