扭矩的计算

　　扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩。

　　扭矩的计算方式

　　计算方法

　　在每一个转速下都有一个相对的扭矩数值，这些数值除以一个长度，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=36.6kg的力量(事实上千克并不是力量的单位，而是质量的单位，须乘以重力加速度9.8m/s²才是力的标准单位是牛顿)。

　　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为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14.6kg·m/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=192.55kg·m，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470kg。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。

　　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，自动变速箱较惨，约剩88%左右，而传动轴的万向节效率约为98%。整体而言，汽车的驱动力可由下列公式计算：驱动力=扭矩×变速箱齿比×主减速器速比×机械效率/轮胎半径(单位：米)。

　　扭矩公式计算

　　公式

　　驱动力=扭矩×变速箱齿比×主减速器速比×机械效率÷轮胎半径(单位：米)

　　计算

　　为什么引擎的功率能由扭矩计算出来?

　　因为功率P = 功W ÷ 时间t，功W = 力F × 距离s，所以P = F×s/t = F×速度v。这里的v是线速度，而在引擎里，曲轴的线速度v = 曲轴的角速度ω×曲轴半径r，代入上式得：功率P=力F×半径r×角速度ω;而力F × 半径r=扭矩，故得出：功率P=扭矩×角速度ω。所以引擎的功率能从扭矩和转速中算出来。

　　角速度的单位是弧度/秒，在弧度制中一个π代表180度

　　定义：φ-------截面间相对转角;

　　γ-------切应变;

　　τ--------切应力;

　　T----------扭矩;

　　r-----------半径;

　　l-----------材料长度。