“马力”“千瓦”和“扭矩”究竟是啥(中)
评价一款车有一个重要数据,就是扭矩
昨天聊了关于功率的两个计量单位“马力”和“千瓦”,今天咱们就来说说“扭矩”。
公斤力这个为啥要分开说呢~一是因为“扭矩”不是表示功率的单位,很有必要和表示功率的单位“马力”与“千瓦”分开来阐述。第二呢,“扭矩”确实太难了~真的好难~不得不单开一篇重点讲解。
“扭矩”是什么,咱们先来一段教科书式的解释:扭矩(Torque,也称为转矩,国内更喜欢叫做扭力)在物理学中就是使物体发生转动的特殊的力矩。等于力和力臂的乘积,国际单位是牛米(N·m),英联邦国家喜欢用磅英尺(lb-ft)来计量。
好,现在我好好说人话····扭矩嘛 ,其实就是使物体转动的力量,比如发动机工作曲轴转动,再比如传动轴转动,车轮转动。只要是驱使物体转动的力量就行。为什么计算的时候还要乘力臂呢,因为啊,最终驱使物体转动的力可能和最初所发的力不一样,比如用扳手拧很紧的螺丝钉,通过长长的力臂传导给螺丝钉的力,远比你手臂所发出的力要大的多~
手发力,通过扳手这个力臂放大力量,最终旋转这个螺丝。
现在对扭矩的概念有一点点明白了吧~
那么扭矩对车辆而言有什么意义呢?其实扭矩是非常重要的一个指标,对于轿车或跑车而言,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。比较片面的说,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。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。
气缸里的燃油与空气混合物的燃烧爆炸,推动活塞,最终带动曲轴转动,形成扭矩。
现在是不是更加清晰一点了,那么我再用更简单方式描述一下扭矩,把它理解成车轮子只转一圈的力量。试想大家都骑自行车爬一个坡,有的力气小的要提前猛踩冲刺一长段才能冲上高坡,但是有力气大腿粗的兄弟们,直接到坡下才猛发力只踩一镫子就爬上高坡了。这个前者就是扭矩小,因为车轮子每转一圈的力量小,需要助跑很久才能积蓄到需要的力量。而后者扭矩大,车轮子每转一圈的力量都很大。现在会不会有豁然开朗的感觉~
所以从某种角度来说直线加速赛,比的就是扭矩。扭矩大就是王道,不过呢扭矩大也不好操控,一脚油,没等你明白过来,车子就冲沟里了。不然哪里来的“直线王,弯道亡”的说法。
其实在汽车动力的传递中,大都是旋转的力量,基本上全是扭矩的体现。
下面高能了~连我自己都觉难~
就说这个扭矩的计量单位牛米吧,牛就是牛顿,米就是每米,米好理解,牛顿是啥,一头牛吃一顿?可真是好胃口。牛顿呢,其实是个很小力学单位,一牛顿是0.102公斤,一公斤是9.8牛顿。其实没多大力量。以揽胜来举例,就跟昨天例子一样吧,2018款5.0V8汽油发动的揽胜,最大功率是386千瓦/525马力,他的最大扭矩是625牛米,合下来才63.75公斤啊!这样的力量怎么能拖动几吨的重量啊~!
小齿轮高速旋转,带动大齿轮慢速旋转,但是放大了力量,而齿轮的半径就是力臂。
这又要从发动机开始讲起,发动机活塞运动带动曲轴转动,其实是非常快的,我们有时说转速,几千转,其实就是说的这个转速。那么曲轴旋转的扭矩其实是要经过放大的,不过这个放大是有代价的,就是降低转速,所以最终车轮并没有像发动机那样高速旋转。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。我们做个最简单的计算,假设一辆车的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。不过事实上,这个过程要复杂很多,而且放大率要高很多。不过呢,和我们之前讨论汽油柴油燃烧值的时候说过的一样,这些力量在传导过程中也会损耗,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,自动变速箱比较惨,约剩88%左右。这也是手动挡更有乐趣的原因之一。
转速换力量的例子,钓鱼爱好者都体验过,不用太大力就能拖起大鱼,只是手要转的飞快!
现在大家应该明白了关于扭矩的基本含义,今天就到这里了,这样的高密度知识内容,一次不易太多。
明天我好好给大家分析,“马力”与“扭矩”在车辆上的实际表现,与相互的关系。
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