扭矩大好还是马力大好_马力大和扭矩大哪个更重要,马力和扭矩详解
首先声明是转载,非原创
马力与扭力哪一项最能具体代表车辆性能?有人说「起步靠扭力,加 速靠马力」,也有人说「马力大代表极速高,扭力大代表加速好」,其实这些都是片段的错误解释,其实车辆的前进一定是靠引擎所发挥 的扭力,所谓的「扭力」在物理学上应称为「扭矩」,因为以讹传讹的结果,大家都说成「扭力」,也就从此流传下来,为导正视听,
本文以下皆称为「扭矩」。
扭矩的观念从小学时候的「杠杆原理」就说明过了,定义是「垂直方向的力乘上与旋转中心的距离」,公制单位为牛顿-米(N-m),除以重力加速度 9.8m/sec2之后,单位可换算成国人熟悉的公斤-米(kg-m)。英制单位则 为磅-呎(lb-ft),在美国车的型录上较为常见,若要转换成公制,只要将lb-ft的数字除以7.22即可。
汽车驱动力的计算方式:
将扭矩除以车轮半径即可由引擎马力-扭力输出曲线图可发现,在每一个转速下都有一个相对的 扭矩数值,这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢?答案很简单,就是「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公分,则经由车轮所发挥的推进力量为15/0.41=36.6公斤的力量(事实上公斤并不是力量的单位,而是重量的单位,须乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的标准单位「牛顿」)。
36公斤的力量怎么推动一公吨的车重呢?而且动辄数千转的引擎转速更不可能恰好成为轮胎转速,否则车子不就飞起来了?幸好聪明的人类发明了「齿轮」,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」。
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了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14.6kgm/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=192.55kgm,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470公斤。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。
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,手排变速箱的机械效率约在95%左右,自排变速箱较惨,约剩88%左右,而传动轴的万向接头 效率约为98%,各位自己乘乘看就知道实际的推力还剩多少。整体而 言,汽车的驱动力可由下列公式计算:
扭矩×变速箱齿比×最终齿轮比×机械效率
驱动力= ————————————————————
轮胎半径(单位为公尺)
马力亦非「力」乃「功率」的一种
了解如何将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实际推力之后,接着可以研究什么叫做「马力」。马力其实也不是一种「力」,而是一种功 率 (Power)的单位,定义为单位时间内所能做「功」的大小。尽管如此,我们不得不继续使用「马力」这个名字,毕竟已经用太久了,讲「功率」恐怕没几个消费者听得懂?
功率是由扭矩计算出来的,而计算的公式相当简单:功率(W)=2π× 扭矩(N-m)×转速(rpm)/60,简化计算后成为:功率(kW)=扭矩(N-m) ×转速(rpm)/9549,详细的推导请参看方块文章。然而功率kW要如何 转换成大家常见的「马力」呢,这又有一段故事得讲。
英制或公制?
1PS=735W;1hp=746W
马力定义竟然不一样!
谈到引擎的马力,相信不少人会直觉地想到什么DIN、SAE、EEC、JIS等等不同测试标准,到底这些标准的差异在哪儿,以后有空再研究;有点夸张的是由于英制与公制的不同,对「马力」的定义基本上就不一样。英制的马力(hp)定义为:一匹马于一分钟内将200磅(lb)重的物体拉动165英呎(ft),相乘之后等于33,000ft-lb/min;而公制的马力(PS)定义则为一匹马于一分钟内将75公斤的物体拉动60公尺,相乘之后等于4500kg-m/min。经过单位换算,(1lb=0.454kg;1ft=30.48cm)竟然发现1hp=4566kg-m/min,与公制的1PS=4500kg-m有些许差异,而如果以功率W(1W=1Nm/sec= 9.8kgm/sec)来换算的话,可得1hp=746W;1PS=735W两项不一样的结果。
同样是「马力」,英制马 力与公制马力的定义竟然不一样!难道英国马比较「有力」吗?
到底世界上为什么会有英制与公制的分别,就好像为什么有的汽车是右驾,有的却是左驾一样,是人类永远难以协调的差异点。若以大家 比较熟悉的几个测试标准来看,德国的DIN与欧洲共同体的新标准 EEC还有日本的JIS是以公制的PS为马力单位,而SAE使用的是英制的 hp为单位,但为了避免复杂,本刊一率将马力的单位标示为hp。近来,越来越多的原厂数据已改提供绝对无争议的KW作为引擎输出的功率数值。
不过话说回来,1PS与1hp之间的差异仅1.5%,每一百匹马力差1.5匹,差异并不大。一般房车的马力多半仅在200匹马力以下,两者由于定义的差异也仅3匹马力左右,因此如果您真要「马马计较」,就把SAE 标准的数据多个1.5%吧!不过SAE、JIS、DIN、EEC各种测试标准之 间亦有些许差异,这个老问题已经争论过很多次了,单位之间不能真正划上等号,然而在差别不怎么多的情况之下,就当作相同吧!因此 管他是PS或hp,都差不多可以视为相等。
终于可以做结论了!将上述获得的马力与功率换算方式代入功率与扭矩的换算公式,并且将扭矩的单位换算为大家熟悉的kg-m之后,可得下列结果:
英制马力hp=扭力(kg-m)×引擎转速(rpm)/727
公制马力PS =扭力(kg-m)×引擎转速(rpm)/716
知道这些公式之后有什么用呢?从「马力hp=扭力×转速/727」看来, 如果能增加引擎转速,扭力不变的情况下,便能增加马力。例如若能 将转速从6000rpm增加到8000rpm,等于增加了33%,但因为凸轮轴的 限制使得8000rpm时的扭力下降了10%,则仍能使马力增加19.7%,这 说明了时下改装计算机的为何能在解除断油后大幅增加马力。
所以不要被「增加??匹马力」的广告所著魔。
让我们从另外一个角度来想:如果在同样的转速下,增加20匹马力,代表能增加多少推力呢?以最大扭力点发挥于5000rpm的情况下,将公式稍微变换一下,可发现增加的扭力=20hp×727/ 5000rpm=2.9kgm。再将这个结果代入汽车驱动力的公式,同样以喜美 的一档计算,2.9×3.250×4.058/0.41=93公斤。对于一吨重的车身而言,影响似乎也不怎么大;再者如果相差5匹马力的话,推力更仅增加23公斤,可见相差5匹马力,根本也没差多少,所以能「增加5匹马力」的产品,到底应该花多少钱去改装,您自个儿会拿捏了吧?
大马力决定真性能!
到底大马力的车子跑得快,还是大扭力的车子跑得快?从公式可以知 道大马力的原因是「高转速的时候仍保有高扭力数值」,也就是说要 有大马力,不只是低转速的扭力要好,连高转速的扭力都得继续维持 ,这表示扭力与马力的争论根本是多余的,只要能做到高马力,除了表示各转速区域的扭力都很大之外,更代表材料技术的优越性,将活塞、进排气阀门的材质与重量予以强化与轻量化,才能将引擎转速提高。
扭矩与功率的换算公式推导
假设一圆的半径为r(单位为m),扭矩为T(单位为N-m),则圆周上切线 方向的力F=T/r,由于功率的定义为「每秒钟所作的功」,对于圆周?动而言,每旋转一圈所作的功为:F×圆周总长2πr 将F=T/r代入计算,每一圈所作的功Work=F×2πr=(T/r)×2πr=2πT
再乘上引擎转速rpm就是每分钟所作的功,但功率P的单位是N-m/sec ,所以需除以60,转换成每秒所作的功。代入公式:P=T2πrpm/60,将常数整理后,则可得P(kW)=Trpm/9545。
由上文可见,一台车的动力由发动机传输到车轮,需要经过多组齿轮因此有所损耗,如果德制马力测的是传递到车轮上的动力,那么同样发动机用在不同车型上的动力输出应该不同,试拿bmw330和bmw530做比较,其功率均是225hp/5900rpm;结论,要么bmw在数据上造假,要么它测的是发动机输出净值。
扭矩大好还是马力大好_马力大和扭矩大哪个更重要,马力和扭矩详解相关推荐
- python金融大数据挖掘与分析全流程详解_(特价书)Python金融大数据挖掘与分析全流程详解...
前言 如何获取学习资源 第1章 Python基础 1.1 Python安装与第一个Python程序12 1.1.1 安装Python12 1.1.2 编写第一个Python程序13 1.1.3 PyC ...
- springboot+jsp中文乱码_【spring 国际化】springMVC、springboot国际化处理详解
在web开发中我们常常会遇到国际化语言处理问题,那么如何来做到国际化呢? 你能get的知识点? 使用springgmvc与thymeleaf进行国际化处理. 使用springgmvc与jsp进行国际化 ...
- java path类_基于java Files类和Paths类的用法(详解)
Java7中文件IO发生了很大的变化,专门引入了很多新的类: import java.nio.file.DirectoryStream; import java.nio.file.FileSystem ...
- ubuntu 终端批量复制文件_《卡死你3000》批量文件复制命令详解
卡死你3000简介: 名词解释: 批量顺序复制文件:从主控机,到从被控机1,被控机2,复制文件.有卡住问题. 批量并发复制文件:从主控机,到从被控机1,被控机2,复制文件.使用多线程并发,可以控制并发 ...
- python卷积神经网络cnn的训练算法_【深度学习系列】卷积神经网络CNN原理详解(一)——基本原理...
上篇文章我们给出了用paddlepaddle来做手写数字识别的示例,并对网络结构进行到了调整,提高了识别的精度.有的同学表示不是很理解原理,为什么传统的机器学习算法,简单的神经网络(如多层感知机)都可 ...
- delphi listview1添加指定列_对表格的列进行批量处理的函数详解
Table.TransformColumns Table.TransformColumns(table as table, transformOperations as list, optional ...
- plsql创建中文表头_不安装oracle连接plsql,Oracle instantclient安装详解
一般进公司第一天都会要求搭建开发环境,很多公司使用oralce 数据库,一般都选择plsql进行连接,这时候需要一些配置,如果在第一天在搭建环境出现连不上这个问题一定不会给领导留下好印象!所以不知道怎 ...
- mysql nb3 备份_第四节:MySQL的备份和恢复详解
一. 简介 1. 备份分类 备份类型可以分为物理备份和逻辑备份两种. (1). 物理备份:是指通过拷贝数据库文件的方式完成备份,这种备份方式适用于数据库很大,数据重要且需要快速恢复的数据库. (2). ...
- 广联达2018模板算量步骤_老师傅带你学造价,广联达GTJ2018图文详解,小白也能学会的软件...
在GTJ2018问世之前,土建造价人员有三个软件是必会的,一个是GGJ主打钢筋算量,一个是GCL主打土建算量,还有一个是GBQ主要是套定额用来计价的软件. 那时候如果计算一个工程的工程量,首先要用GG ...
- python 物理学中的应用_利用python求解物理学中的双弹簧质能系统详解
前言 本文主要给大家介绍了关于利用python求解物理学中双弹簧质能系统的相关内容,分享出来供大家参考学习,下面话不多说了,来一起看看详细的介绍吧. 物理的模型如下: 在这个系统里有两个物体,它们的质 ...
最新文章
- linux的底层文件i o,Linux 文件I/O操作
- 李彦宏发布人生第一条Vlog,发力视频从自己做起
- 宜居指数c语言,城市功能日趋完善宜居指数持续提升
- 带型带秀专题之 Lazy Load (一)
- NVIDIA英伟达GPU显卡算力一览(包含Tesla和GeForce、TITAN及RTX系列等)
- 学计算机的要起一个群名,如何起一个代表青春的群名字
- 001案例分析、常见项目管理名词
- com.google.inject.ProvisionException: Guice provision errors问题解决
- 11.14-11.21
- NYOJ-110-剑客决斗
- 水晶报表10的下载地址及注册码
- 【图像识别】基于卷积神经网络实现手写汉字识别附matlab代码
- 软件质量测试的考核标准是什么意思,可量化的软件项目质量考核指标说明
- word破解文档保护
- android 修改 dpi_魅族16th|魔趣100|安卓10.0|归属地|机型修改|性能调整|稳定流畅
- autoit3转换php,AutoIt3 脚本函数用法中文说明
- 1030 Travel Plan (30 分)
- 关于农村土地确权系列博文的说明
- speedoffice表格如何设置文本框的透明度?
- 量子计算机与相对论,量子计算机