扭矩是什麼意思及基本定義

扭矩監測系統作為軋機傳動系統工況實時監測的重要手段,越來越受到人們重視。那麼扭矩是什麼意思呢?下面是的扭矩的意思資料，歡迎閲讀。

扭矩在物理學中就是力矩的大小，等於力和力臂的乘積，國際單位是牛米Nm，此外還可以看見kgm、lb-ft這樣的扭矩單位，由於G=mg，當g=9.8的時候，1kg的重量為9.8N，所以1kgm=9.8Nm，而磅尺lb-ft則是英制的扭矩單位，1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m，可以算出1lb-ft=0.13826kgm。在人們日常表達裏，扭矩常常被稱為扭力(在物理學中這是2個不同的概念)。例如：8代Civic 1.8的扭矩為173.5Nm@4300rpm，表示引擎在4300轉/分時的輸出扭矩為173.5Nm，那173.5N的力量怎麼能使1噸多的汽車跑起來呢?其實引擎發出的扭矩要經過放大(代價就是同時將轉速降低)這就要靠變速箱、終傳和輪胎了。引擎釋放出的扭力先經過變速箱作“可調”的扭矩放大(或在超比擋時縮小)再傳到終傳(尾牙)裏作進一步的放大(同時轉速進一步降低)，最後通過輪胎將驅動力釋放出來。如某車的1擋齒比(齒輪的齒數比，本質就是齒輪的半徑比)是3，尾牙為4，輪胎半徑為0.3米，原扭矩是200Nm的話，最後在輪軸的扭力就變成200×3×4=2400Nm(設傳動效率為100%)在除以輪胎半徑0.3米後，輪胎與地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N，即800公斤力的驅動力，這就足以驅動汽車了。

若論及機械效率，每經過一個齒輪傳輸，都會產生一次動力損耗，手動變速箱的機械效率約在95%左右，自動變速箱較慘，約剩88%左右，而傳動軸的萬向節效率約為98%。整體而言，汽車的驅動力可由下列公式計算：扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機械效率/輪胎半徑

補充一點：

為什麼引擎的功率能由扭矩計算出來呢?

功率P=功W/時間t，功W=力F×距離s;所以，P=F×s/t=F×速度v

這裏的v是線速度，而在引擎裏，曲軸的線速度=曲軸的角速度ω×曲軸半徑r，代入上式得：功率P=力F×半徑r×角速度ω ; 而 力F×半徑r=扭矩

得出：功率P=扭矩×角速度ω 所以引擎的功率能從扭矩和轉速中算出來

角速度的單位是弧度/秒，在弧度制中一個π代表180度

概述

扭矩是使物體發生轉動的力。發動機的扭矩就是指發動機從曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發動機轉速成反比關係，轉速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定範圍內的負載能力。

在某些場合能真正反映出汽車的“本色”，例如啟動時或在山區行駛時，扭矩越高汽車運行的反應便越好。以同類型發動機轎車做比較，扭矩輸出愈大承載量愈大，加速性能愈好，爬坡力愈強，換擋次數愈少，對汽車的磨損也會相對減少。尤其在轎車零速啟動時，更顯示出扭矩高者提升速度快的優越性。

表示方法

發動機的扭矩的表示方法是牛米(N.m)。同功率一樣，一般在説明發動機最大輸出扭矩的同時也標出每分鐘轉速(r/min)。最大扭矩一般出現在發動機的中、低轉速的範圍，隨着轉 扭矩和功率一樣，是汽車發動機的主要指數之一，它反映在汽車性能上，包括加速度、爬坡能力等。它的準確定義是：活塞在汽缸裏的往復運動，往復一次就會做一定的功，它的國際標準單位是焦耳(J)。在每個單位距離所做的功就是扭矩了。通俗點講，扭矩是衡量一個汽車發動機好壞的重要標準，一輛車扭矩的大小與發動機的功率成正比。

舉個通俗的例子，打一個不太恰當的比喻，像人的身體在運動時一樣，功率就像是身體的耐久度，而扭矩是身體的爆發力。對於家用轎車而言，扭矩越大加速性越好;對於越野車，扭矩越大其爬坡度越大;對於貨車而言，扭矩越大車拉的重量越大。車子的扭矩越大就越好，在行駛的時候也是這樣，在排量相同的情況下，扭矩越大説明發動機越好。在開車的時候就會感覺車子隨心所欲，想加速就可加速，“貼背感”很好。扭矩是評價一款車性能的主要參數之一。現在評價一款車有一個重要數據，就是該車在0-100公里/小時的加速時間。而這個加速時間就取決於汽車發動機的扭矩。

一般來講，扭矩的最高指數在發動機轉速相對比較低的情況下能夠達到，就説明這款車的發動機工藝較好，力量也好。有些汽車在5000/分的轉速左右才達到該車扭矩的最高指數這説明“力量”就不是此車所長。可以這樣説，我們追求的駕駛樂趣主要來自扭矩，也就是所謂的“推背感”如果某台車的發動機最大扭矩出現在我們經常使用的轉速範圍內，那麼這樣的車絕對可以帶給你非凡的駕駛樂趣。對於家用轎車來説，完美的發動機最大扭矩應該在很低轉速出現，而最大功率在相對比較高的轉速出現。

扭矩

扭矩是使物體發生轉動的一種特殊的力矩。發動機的扭矩就是指發動機從曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發動機轉速成反比關係，轉速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定範圍內的負載能力。

外部的扭矩叫轉矩或者叫外力偶矩，內部的叫內力偶矩或者叫扭矩。

扭矩在物理學中就是力矩的大小，等於力和力臂的乘積，國際單位是牛米Nm，此外還可以看見kgm、lb-ft這樣的扭矩單位，由於G=mg，當g=9.8的時候，1kg的重量為9.8N，所以1kgm=9.8Nm，而磅尺lb-ft則是英制的扭矩單位，1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m，可以算出1lb-ft=0.13826kgm。在人們日常表達裏，扭矩常常被稱為扭力(在物理學中這是2個不同的概念)。例如：8代Civic 1.8的扭矩為173.5Nm@4300rpm，表示引擎在4300轉/分時的輸出扭矩為173.5Nm，那173.5N的力量怎麼能使1噸多的汽車跑起來呢?其實引擎發出的扭矩要經過放大(代價就是同時將轉速降低)這就要靠變速箱、終傳和輪胎了。引擎釋放出的扭力先經過變速箱作“可調”的扭矩放大(或在超比擋時縮小)再傳到終傳(尾牙)裏作進一步的放大(同時轉速進一步降低)，最後通過輪胎將驅動力釋放出來。如某車的1擋齒比(齒輪的齒數比，本質就是齒輪的半徑比)是3，尾牙為4，輪胎半徑為0.3米，原扭矩是200Nm的話，最後在輪軸的扭力就變成200×3×4=2400Nm(設傳動效率為100%)，再除以輪胎半徑0.3米後，輪胎與地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N，即800公斤力的驅動力，這就足以驅動汽車了。

若論及機械效率，每經過一個齒輪傳輸，都會產生一次動力損耗，手動變速箱的機械效率約在95%左右，自動變速箱較慘，約剩88%左右，而傳動軸的萬向節效率約為98%。整體而言，汽車的驅動力可由下列公式計算：扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機械效率/輪胎半徑

發動機扭矩

扭矩是使物體發生轉動的力。發動機的扭矩就是指發動機從曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發動機轉速成反比關係，轉速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定範圍內的負載能力。

在某些場合能真正反映出汽車的“本色”，例如啟動時或在山區行駛時，扭矩越高汽車運行的反應便越好。以同類型發動機轎車做比較，扭矩輸出愈大承載量愈大，加速性能愈好，爬坡力愈強，換擋次數愈少，對汽車的磨損也會相對減少。尤其在轎車零速啟動時，更顯示出扭矩高者提升速度快的優越性。

發動機的扭矩的表示方法是牛米(N.m)。同功率一樣，一般在説明發動機最大輸出扭矩的同時也標出每分鐘轉速(r/min)。最大扭矩一般出現在發動機的中、低轉速的範圍，隨着轉速的提高，扭矩反而會下降。

物理原理

扭矩和功率一樣，是汽車發動機的主要指數之一，它反映在汽車性能上，包括加速度、爬坡能力等。它的準確定義是：活塞在汽缸裏的往復運動，往復一次就會做一定的功，它的國際標準單位是焦耳(J)。在每個單位距離所做的功就是扭矩了。通俗點講，扭矩是衡量一個汽車發動機好壞的重要標準，一輛車扭矩的大小與發動機的功率成正比。

舉個通俗的例子，打一個不太恰當的比喻，像人的身體在運動時一樣，功率就像是身體的耐久度，而扭矩是身體的爆發力。對於家用轎車而言，扭矩越大加速性越好;對於越野車，扭矩越大其爬坡度越大;對於貨車而言，扭矩越大車拉的重量越大。車子的扭矩越大就越好，在行駛的時候也是這樣，在排量相同的情況下，扭矩越大説明發動機越好。在開車的時候就會感覺車子隨心所欲，想加速就可加速，“貼背感”很好。扭矩是評價一款車性能的主要參數之一。現在評價一款車有一個重要數據，就是該車在0-100公里/小時的加速時間。而這個加速時間就取決於汽車發動機的扭矩。

一般來講，扭矩的最高指數在發動機轉速相對比較低的情況下能夠達到，就説明這款車的發動機工藝較好，力量也好。有些汽車在5000/分的轉速左右才達到該車扭矩的最高指數這説明“力量”就不是此車所長。可以這樣説，我們追求的駕駛樂趣主要來自扭矩，也就是所謂的“推背感”如果某台車的發動機最大扭矩出現在我們經常使用的轉速範圍內，那麼這樣的車絕對可以帶給你非凡的駕駛樂趣。對於家用轎車來説，完美的發動機最大扭矩應該在很低轉速出現，而最大功率在相對比較高的轉速出現。

　　公式計算

整體而言，汽車的驅動力可由下列公式計算：

公式

驅動力=扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機械效率÷輪胎半徑(單位：米)

小結：1kgm=9.8Nm1lb-ft=0.13826kgm1lb-ft=1.355Nm

在排量一定的情況下，缸徑小，行程長的汽缸較注重扭矩的發揮，轉速都不會太高，適用於需要大載荷的車輛。而缸徑大，行程短的汽缸較注重功率的輸出，轉速通常較高，適用於快跑的車輛。簡單來説：功率正比於扭矩×轉速。

計算

為什麼引擎的功率能由扭矩計算出來?

功率P=功W÷時間t功W=力F×距離s所以，P=F×s/t=F×速度v

這裏的v是線速度，而在引擎裏，曲軸的線速度=曲軸的角速度ω×曲軸半徑r，代入上式得：功率P=力F×半徑r×角速度ω;而力F×半徑r=扭矩

得出：功率P=扭矩×角速度ω所以引擎的功率能從扭矩和轉速中算出來

角速度的單位是弧度/秒，在弧度制中一個π代表180度

最大扭矩

概述

最大扭矩一般出現在發動機的中、低轉速的範圍，隨着轉速的提高，扭矩反而會下降。扭矩的單位是牛頓·米(N·m)或公斤·米(kg·m)。

發動機的最大扭矩與發動機的進氣系統、供油系統和點火系統的設計有關，在某一轉速下，這些系統的性能匹配達到最佳，就可以達到最大扭矩。另外，發動機的功率、扭矩和轉速是相關聯的，具體關係為：功率=K×扭矩×轉速，其中K是轉換系數。選擇發動機時也要權衡一下怎樣合理使用、不浪費現有功能。比如，北京冬夏都有必要開空調，在選擇發動機功率時就要考慮到不能太小;只是在城市環路上下班交通用車，就沒有必要挑過大馬力的發動機。儘量做到經濟、合理選配發動機。

最大扭矩數值説明

一些車型的的最大扭矩的數值及説明：

奧拓的最大扭矩只有60.5，是在發動機為3000-4000轉的範圍，由於其排量只有0.8L，在國產微型車中，奧拓的最大扭矩也是相當小的，其他微車較高的能達到110-120;中高排量車的範圍特別大，從110-700多，一般國產中檔車多為200-350，其中邁巴赫exelero在轎車扭矩中登頂，達到1020/2500轉。跑車則普遍較高，400、500是很常見的，現代酷派FX2.0的最大扭矩只能達到102/6000，越野車中，國產的一般在180-300之間(當然國產的排量也比較小)，進口則高一些，歐美的一般為400/4800，路虎神行者2004只有240/3000，其衞士也只有400/1950。布加迪威航16.4以1250/2200 的恐怖扭矩位列跑車扭矩第一位。

　　汽車驅動

概念

車輛的前進一定是靠引擎所發揮的.扭力，所謂的扭力在物理學上稱為扭矩。

扭矩的觀念從國小時候的槓桿原理就説明過了，定義是垂直方向的力乘上與旋轉中心的距離，公制單位為牛頓·米(N·m)，除以重力加速度9.8m/s之後，單位可換算成國人熟悉的千克·米(kg·m)。英制單位則為磅·呎(lb·ft)，在美國車的型錄上較為常見，若要轉換成公制，只要將lb-ft的數字除以7.22即可。

汽車驅動力的計算方式

將扭矩除以車輪半徑即可由引擎馬力-扭力輸出曲線圖可發現，在每一個轉速下都有一個相對的扭矩數值，這些數值要如何轉換成實際推動汽車的力量呢?答案很簡單，就是除以一個長度，便可獲得力的數據。舉例而言，一部1.6升的引擎大約可發揮15.0kgm的最大扭力，此時若直接連上185/60R14尺寸的輪胎，半徑約為41公分，則經由車輪所發揮的推進力量為15/0.41=36.6kg的力量(事實上千克並不是力量的單位，而是重量的單位，須乘以重力加速度9.8m/s才是力的標準單位是牛頓)。

36kg的力量怎麼推動一噸的車重呢?而且動輒數千轉的引擎轉速更不可能恰好成為輪胎轉速，利用不同大小的齒輪相連搭配，可以將旋轉的速度降低，同時將扭矩放大。由於齒輪的圓周比就是半徑比，因此從小齒輪傳遞動力至大齒輪時，轉動的速度降低的比率以及扭矩放大的倍數，都恰好等於兩齒輪的齒數比例，這個比例就是所謂的齒輪比。

舉例説明

以小齒輪帶動大齒輪，假設小齒輪的齒數為15齒，大齒輪的齒數為45齒。

當小齒輪以3000rpm的轉速旋轉，而扭矩為20kgm時，傳遞至大齒輪的轉速便降低了1/3，變成1000rpm;但是扭矩反而放大三倍，成為60kgm。這就是引擎扭矩經由變速箱可降低轉速並放大扭矩的基本原理。

在汽車上，引擎輸出至輪胎為止共經過兩次扭矩的放大，第一次由變速箱的檔位作用而產生，第二次則導因於最終齒輪比(或稱最終傳動比)。扭矩的總放大倍率就是變速箱齒比與最終齒輪比的相乘倍數。舉例來説，手排六代喜美的一檔齒輪比為3.250，最終齒輪比為4.058，而引擎的最大扭矩為14.6kgm/5500rpm，於是我們可以算出第一檔的最大扭矩經過放大後為14.6×3.250×4.058=192.55kgm，比原引擎放大了13倍。此時再除以輪胎半徑約0.41m，即可獲得推力約為470kg。然而上述的數值並不是實際的推力，畢竟機械傳輸的過程中必定有磨耗損失，因此必須將機械效率的因素考慮在內。

論及機械效率，每經過一個齒輪傳輸，都會產生一次動力損耗，手排變速箱的機械效率約在95%左右，自排變速箱較慘，約剩88%左右，而傳動軸的萬向接頭效率約為98%，各位自己乘乘看就知道實際的推力還剩多少。整體而言，汽車的驅動力可由下列公式計算：

驅動力=扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機械效率/輪胎半徑(單位為公尺)

馬力其實也不是一種力，而是一種功率(Power)的單位，定義為單位時間內所能做功的大小。功率是由扭矩計算出來的，而計算的公式相當簡單：功率(W)=2π×扭矩(Nm)×轉速(rpm)/60，簡化計算後成為：功率(kW)=扭矩(Nm)×轉速(rpm)/9549，詳細的推導請參看方塊文章。然而功率kw要如何轉換成大家常見的馬力呢。

英制或公制?

1PS=735w;1hp=746w

馬力定義

英制的馬力(hp)定義為：一匹馬於一分鐘內將200磅(lb)重的物體拉動165英呎(ft)，相乘之後等於33,000ftlb/min;而公制的馬力(PS)定義則為一匹馬於一分鐘內將75公斤的物體拉動60公尺，相乘之後等於4500kgm/min。經過單位換算，(1lb=0.454kg;1ft=30.48cm)竟然發現1hp=4566kgm/min，

與公制的1PS=4500kgm有些許差異，而如果以功率W(1w=1Nm/s=1/9.8 kgm/s)來換算的話，可得1hp=746w;1PS=735w兩項不一樣的結果。

1PS與1hp之間的差異僅1.5%，每一百匹馬力差1.5匹，差異並不大。一般房車的馬力多半僅在200匹馬力以下，兩者由於定義的差異也僅3匹馬力左右，把SAE標準的數據多個1.5%吧!不過SAE、JIS、DIN、EEC各種測試標準之間亦有些許差異，單位之間不能真正劃上等號，然而在差別不怎麼多的情況之下，是PS或hp，都差不多可以視為相等。

公式換算

將上述獲得的馬力與功率換算方式代入功率與扭矩的換算公式，並且將扭矩的單位換算為大家熟悉的kg-m之後，可得下列結果：

英制馬力hp=扭力(kgm)×引擎轉速(rpm)/727

公制馬力PS=扭力(kgm)×引擎轉速(rpm)/716

從馬力hp=扭力×轉速/727看，如果能增加引擎轉速，扭力不變的情況下，便能增加馬力。例如若能將轉速從6000rpm增加到8000rpm，等於增加了33%，但因為凸輪軸的限制使得8000rpm時的扭力下降了10%，則仍能使馬力增加19.7%，這説明了時下改裝計算機的為何能在解除斷油後大幅增加馬力。

如果在同樣的轉速下，增加20匹馬力，代表能增加多少推力呢?以最大扭力點發揮於5000rpm的情況下，將公式稍微變換一下，可發現增加的扭力=20hp×727/5000rpm=2.9kgm。再將這個結果代入汽車驅動力的公式，同樣以喜美的一檔計算，2.9×3.250×4.058/0.41=93kg。對於一噸重的車身而言，影響似乎也不怎麼大;再者如果相差5匹馬力的話，推力更僅增加23kg，可見相差5匹馬力，根本也沒差多少，

大馬力決定真性能

到底大馬力的車子跑得快，還是大扭力的車子跑得快?

從公式可以知道大馬力的原因是高轉速的時候仍保有高扭力數值，也就是説要有大馬力，不只是低轉速的扭力要好，連高轉速的扭力都得繼續維持，這表示扭力與馬力的爭論根本是多餘的，只要能做到高馬力，除了表示各轉速區域的扭力都很大之外，更代表材料技術的優越性，將活塞、進排氣閥門的材質與重量予以強化與輕量化，才能將引擎轉速提高。

扭矩與功率的換算公式推導

假設一圓的半徑為r(單位為m)，扭矩為T(單位為Nm)，則圓周上切線方向的力F=T/r，由於功率的定義為「每秒鐘所作的功」，對於圓周運動而言，每旋轉一圈所作的功為：F×圓周總長2πr將F=T/r代入計算，每一圈所作的功W=F×2πr=(T/r)×2πr=2πT

再乘上引擎轉速rpm就是每分鐘所作的功，但功率P的單位是Nm/s，所以需除以60，轉換成每秒所作的功。代入公式：P=T2πrpm/60，將常數整理後，則可得P(kw)=Trpm/9554。

一台車的動力由發動機傳輸到車輪，需要經過多組齒輪因此有所損耗，如果德制馬力測的是傳遞到車輪上的動力，那麼同樣發動機用在不同車型上的動力輸出應該不同。試拿bmw330和bmw530做比較，其功率均是225hp/5900rpm;結論，要麼bmw在數據上造假，要麼它測的是發動機輸出淨值。