Question

什么是扭矩？

Answer 1

扭矩是一种倾向于旋转或转动物体的力。每当您使用扳手施加力时，都会产生扭矩。拧紧车轮上的凸耳螺母就是一个很好的例子。当您使用扳手时，您会对手柄施加力。该力在凸耳螺母上产生扭矩，该扭矩倾向于转动凸耳螺母。

扭矩的英制单位是磅-英寸或磅-英尺；SI 单位是牛顿米。请注意，扭矩单位包含距离和力。要计算扭矩，只需将力乘以距中心的距离。对于凸耳螺母，如果扳手是一英尺长，并且您在其上施加 200 磅的力，您将产生 200 磅英尺的扭矩。如果您使用 2 英尺扳手，只需在其上施加 100 磅的力即可产生相同的扭矩。

汽车发动机产生扭矩并使用它来旋转曲轴。该扭矩的产生方式完全相同：在远处施加力。

四冲程发动机的一个气缸如何产生扭矩

气缸中的气体燃烧对活塞产生压力。该压力在活塞上产生一个力，将其向下推。力从活塞传递到连杆，然后从连杆传递到曲轴。如果连杆连接到曲轴的点距轴中心有一段距离。水平距离随着曲轴旋转而变化，因此扭矩也发生变化，因为扭矩等于力乘以距离。

您可能想知道为什么只有水平距离对确定该发动机的扭矩很重要。当活塞处于其冲程的顶部时，连杆指向曲轴中心。在这个位置不会产生扭矩，因为只有在垂直于杠杆的方向上作用在杠杆上的力才会产生扭矩。

扭矩比较

如果您曾经尝试过松开汽车上非常紧的凸耳螺母，您就会知道产生大量扭矩的好方法是将扳手放置在水平位置，然后站在扳手的末端——这样您将所有重量施加在与扳手长度相等的距离上。如果您将扳手定位，手柄朝上，然后站在手柄顶部（假设您可以保持平衡），您将没有机会松开凸耳螺母。您不妨直接站在凸耳螺母上。

让我们比较一下两种不同发动机产生的最大扭矩和功率。一种发动机是涡轮增压卡特彼勒 C-12 柴油卡车发动机。这台发动机重约 2,000 磅，排量为 732 立方英寸（12 升）。另一台发动机是经过高度改装的福特野马眼镜蛇发动机，排量为280立方英寸（4.6升）；它有一个附加的增压器，重约 400 磅。它们都产生最大约 430马力(hp) 的功率，但其中只有一个发动机适合牵引重型卡车。部分原因在于功率/扭矩曲线。

Caterpillar 发动机在 1200 rpm 时产生 1,650 lb-ft 的扭矩，即 377 hp。在 5,600 rpm 时，Mustang 发动机也可以产生 377 hp 的功率，但它只能产生 354 lb-ft 的扭矩。如果您已阅读有关齿轮比的文章，您可能正在考虑一种方法来帮助 Mustang 发动机产生相同的 1,650 lb-ft 扭矩。如果您在 Mustang 发动机上进行 4.66:1 的齿轮减速，输出速度将为 (5,600/4.66 rpm) 1,200 rpm，扭矩将为 (4.66 * 354 lb-ft) 1,650 lb-ft - 正是与大型卡特彼勒发动机相同。

现在您可能想知道，为什么大卡车不使用小型燃气发动机而不是大型柴油发动机？在上面的场景中，大型卡特彼勒发动机以 1,200 转/分的速度运转，速度不错，速度很慢，产生 377 马力。与此同时，小型燃气发动机以 5,600 转/分的速度在尖叫。以这种速度和功率输出，小型燃气发动机不会持续很长时间。大型卡车发动机的设计使用寿命长达数年，并且每年可行驶数十万英里