扭矩是衡量发动机或机械装置输出旋转力的物理量,其核心定义和特性如下:
一、基本定义
扭矩(Torque),也称为转矩或扭力,表示力对物体绕转动轴产生的旋转效应。其计算公式为:
$$T = F \times r$$
其中:
$T$ 为扭矩(单位:牛顿·米,符号:Nm)
$F$ 为作用力(单位:牛顿,符号:N)
$r$ 为力臂长度(单位:米,符号:m)
二、实际应用与意义
汽车性能核心指标 - 起步与加速:
扭矩越大,车辆起步越迅速,超车时动力更充足。例如,高性能跑车可达500Nm以上扭矩,而普通轿车多在200-250Nm。
- 爬坡能力:扭矩直接影响车辆克服重力爬坡的能力,扭矩越大,爬坡越轻松。
与其他物理量的区别 - 力矩:
泛指力对转动轴的旋转趋势,单位相同但应用范围更广。
- 功率:表示单位时间内完成的功,是扭矩与转速的乘积($P = \tau \times \omega$),体现持续输出能力。
三、典型场景对比
| 类型 | 关键参数 | 适用场景 |
|------------|----------------|------------------------------|
| 拖拉机 | 高扭矩(如500Nm以上) | 重载货物起步与牵引 |
| 汽车 | 200-250Nm(入门级)
500Nm以上(高性能) | 城市道路与赛道加速 |
| 螺丝 | 根据规格(如10N·m) | 工程固定与设备装配 |
四、单位与换算
国际单位制:牛顿·米(Nm)
英制单位:磅力·英尺(lb-ft),1 lb-ft ≈ 0.13826 kg·m
实际应用中,1kg·m = 9.8 Nm
五、总结
扭矩是评价机械装置“爆发力”的关键参数,尤其在低速场景(如起步、爬坡)表现突出;而功率则反映“持久力”,决定高速行驶时的动力维持能力。两者共同影响车辆的综合性能。