扭矩和马力有什么区别?


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一个非常基本的问题-扭矩和马力之间有什么区别?它遍及Google,但我真的很困惑,无法获得任何令人满意的答案。我会告诉你我的困惑:

扭矩表示加速度,对吗?因此,应使用0-60 mph的扭矩曲线来找到汽车的皮卡。那么为什么要使用功率曲线。马力代表什么?

如果我说换档(例如1-2)以获得最佳里程,则以10 kmph换档,而要获取最大功率,则以22 kmph换档。用户应该使用哪一个?为什么?

我对在哪里使用扭矩曲线和在哪里使用功率曲线感到困惑?它们的意义是什么?他们对用户的汽车有何贡献?


如果以下任一出色答案都能回答您的问题,请选择一个作为答案!我们对此表示赞赏:O)
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

Answers:


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功率<->扭矩关系

通常,功率与转矩之间的关系是一个简单的公式:

Power[kW] = Torque[Nm] * RPM * π / 30,000

这意味着您始终可以在转矩/功率图中计算出一条曲线(这也是测力计的作用)

那么,为什么两条曲线或多或少都总是相同的?

该图显示了五个理论电动机的一些曲线:

在此处输入图片说明

每个电动机在8000RPM时的扭矩为350Nm(因此在该RPM时具有相同的峰值功率),并且每个电动机的峰值扭矩为450Nm。

普通驾驶员在街道上使用的范围高达3000RPM,因此他的最佳选择是#2电机,然后是#1。这些将在中等转速下提供最佳加速。

在电动机以很高的RPM运行的比赛中,您最好选择#5。

可以使用功率和转矩这两个曲线来完成此评估,因为它们显示出或多或少的相同量。但是扭矩曲线显示出的差异要比功率曲线清楚得多!

但是,功率曲线(可以)显示了一些有趣的细节。#4的功率在4000至5000RPM之间降低。另一点是,通常,最大功率不是在最大RPM时,您想知道它是什么RPM,以及它在该RPM周围的行为。

尽管扭矩已随转速降低,但为什么功率仍会增加?

想象一下,您有50公斤的重量,可以通过拉动一根绳索来举起,该绳索在天花板的滑轮上运行。当您以恒定速度拉动重量时,您所要付出的力就是它的重力。由于50公斤很重,因此提起起来会非常缓慢。如果重量较轻,则需要的力较小,并且可以更快地举起。假设您在1/3的时间内举起了25kg。这意味着,在您举起50kg的重物的同时,您还可以举起3x25kg = 75kg的重物。由于动力是每次完成的,您可以同时举起75千克而不是50千克,所以力量要高出50%-尽管您只施加了一半的力。

对于电动机来说几乎是相同的:在高RPM时,它在转数期间可能具有较小的扭矩(力),但由于它同时进行更多的转数,因此可以提供更大的功率。

变速箱会发生什么?

如前所述,电源是每次完成的工作。由于节省了动力,因此电动机轴上的动力等于车轮上的动力。根据上面的公式,可以计算出电动机的轮比不同(忽略任何损失)时会发生什么:

Wheel_torque = Motor_torque * Motor_RPM / Wheel_RPM

在下一张图表中,我绘制了BMW M3(365Nm @ 4900RPM; 252Kw @ 7900RPM)六个档的车轮扭矩与电机RPM的关系:

在此处输入图片说明

但是也可以绘制功率和转矩与速度的关系:

在此处输入图片说明

是的,一档电动机的365Nm转换为近6000Nm(4400lb ft)。这显示了齿轮比以及车轮尺寸的巨大影响。另一方面,在给定的RPM下,功率始终相同。

请注意,当您以4900RPM(最大扭矩)或大约4900RPM(最大扭矩)的速度换挡进入第二档时,车轮扭矩降低了约50%。(然后当您进入第3位时,您又会松弛约50%)。

这意味着,在比赛中,即使功率已经下降,您也将尽可能晚地换档,因为换档意味着动力/扭矩的严重损失。(我图中的红色区域仅表示一档的RPM范围从4900到最大)。但是,在从零开始的加速竞赛中,以低RPM的高扭矩会有所帮助,因为尽可能快地达到高速很重要,如果最后还是加速一点也没关系米。

当然,实际上存在阻力,并且阻力会随着速度而增加,而克服它的唯一方法就是更大的动力。因此,功率当然定义了最高速度,但是此示例表明,功率已经在50km / h / 30mph的范围内发挥了作用,这并不是非常快。

那么通过功率或扭矩比较不同的汽车吗?

您已经看到了由于变速箱而引起的RPM比率的巨大影响,并且轮毂也起了作用。因此,仅通过查看它们的电动机转矩曲线就不可能对它们进行比较。这仅适用于具有多个电机选件但变速器相同的汽车。功率稍微好一点(!)。请注意,当您换档较晚时,BMW M3在三档时或多或少地提供大于125 km / h的恒定最大功率。

燃油经济性

扭矩也是电动机在单转期间所做工作的量度。更确切地说:

Work_per_rev[J]= torque[Nm] * 2π

如果我们认为电动机每转总是燃烧相同量的燃料(不是完全现实,但可以),即释放了相同的化学能(功),则当扭矩最大时,化学/机械功比最好。因此,当扭矩高时,机器将最高效地运行。

但是请记住,最佳燃油效率不等于最佳行驶里程!对于BMW M3:以2000RPM而不是4000RPM行驶意味着将扭矩从340Nm减少到290Nm,损失仅为15%,但燃油消耗减少了50%。
这就是为什么建议以极低的RPM行驶以获得最佳行驶里程,尽管燃油效率并不是那里最好的。但是:较低的RPM时,高扭矩肯定意味着行驶里程更长。

结论

通常,功率和转矩是同一件事的两个度量:电动机的强度。如果有一条曲线,则可以计算另一条曲线。

功率决定了赛车的赛车能力和最高速度,但也决定了电机达到更高的RPM后的加速能力

扭矩更清楚地显示出电动机在低RPM时具有什么加速能力,但是车轮处的扭矩取决于齿轮比和车轮尺寸,因此比较起来并不容易。普通驾驶员希望在低RPM时具有高扭矩。

并且请注意,我在这里做了几个假设和简化。

关于我的数据

我从宝马汽车新闻社得到了电动机曲线。并且这个(不幸的是德国人)站点获取轮胎尺寸,一组RPM和一个用于齿轮比(或自定义比率)的BMW模型,并计算齿轮中RPM的速度。在我的情况下,车轮的周长约为2m,速度为7.5;12.9; 19.3; 25.6; 1-6档时速为30.1和35.1 km / h。这允许计算给定齿轮中给定电动机RPM的车轮RPM。


这是一个很好的答案。
Zaid

确实。好答案。
Ppoggio '16

@sweber您能否详细说明“竞速”,“竞速能力”,“加速竞赛”等的含义?“竞速”在“竞赛”中不重要吗?我对使用的术语感到困惑,什么时候需要高端功率,什么时候需要低端扭矩?
我不知道我在做什么

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马力是发动机可以产生多少功率(在给定时间内完成多少工作),胡索扭矩是其可以产生的旋转力的数量(完成多少工作)。两者之间有着千丝万缕的联系,因此您不能一无所有。

您需要考虑一些物理方程:

力=质量x加速度

功率=完成工作(扭矩)/时间

要相互计算,可以用一些旋转运动方程式进行一些替代:

HP =(2 x pi x扭矩x RPM)/ 33000 =(扭矩* RPM)/ 5252

通常,当发动机以峰值扭矩运行时,发动机将是最高效的(因此,工业柴油机为什么运行得如此缓慢),而扭矩对汽车加速的速度(尤其是低速)的影响更大。HP在更高的速度下具有更多用途,它可以向您指示汽车必须达到和保持更高速度的能力。

例如,将一艘船上的发动机与转速非常低的RPM(仅几百个)会产生大量扭矩(缓慢移动很重的东西)的引擎进行比较,将其与赛车中的引擎相比较,它将产生很大的扭矩。以高RPM(10-12千)的功率(快速移动轻物)


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因此,参考原始问题,为什么在谈论0-60 / 0-100倍时通常会提到马力而不是扭矩?
我不知道我在做什么

我认为在一定程度上这是习惯的力量。两者都非常重要-扭矩更大的汽车将更快下线,但是马力更大的汽车在“用尽蒸汽”并不得不换档之前会更快...
尼克C

这种清除灰尘的方法是:加速能力(即“拾取”)取决于扭矩,并且您会发现柴油在低转速时具有更好的扭矩,这在城市驾驶中非常有用。从站着开始经常加速。但是,最高速度由功率决定,在汽油和柴油车辆中,发动机速度高于最大扭矩时,最高速度是最大的。因此,我能确定的是,在提到城市驾驶时需要扭矩,而当提到高速公路驾驶时则需要马力。
Soumya Sen

就像在高速公路上一样进行0-60皮卡拾取,因此是功率曲线,而对于城市驾驶来说,则是为了获得最佳里程/舒适度而进行的换档,因此是扭矩曲线。对于公路换挡,应使用功率曲线。阅读:in.answers.yahoo.com/question/index?qid=20100817103621AAiC2FH
Soumya Sen

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好吧,它必须从某个地方开始。而且它不能仅与扭矩有关,否则所有赛车都将使用柴油进行。
我不知道我在做什么

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扭矩是工作,马力是工作

在引擎方面:

  • 扭矩表示发动机在一定时间内可以承受多少负载。

  • 电源指示如何快速的引擎可以移动负载超过这个距离。


可能有助于解释两者之间区别的其他一些事项:

  • 扭矩是使车辆从静止状态加速的原因

    ▲ Torque = ▲ Acceleration
    

    停止这个词在这里非常重要,因为这是唯一的空气动力学阻力不会限制车辆的直线加速度的情况。这也是为什么扭矩在较低速度下起主要作用的原因-阻力相对较小。

  • 扭矩确实起作用;它拉负载

    假设您在拔河比赛中拥有两辆相同的车辆,但其中的两个发动机却具有相同的最大马力,但发动机转速却不同。发动机转速较低的车辆将比其他车轮具有更大的扭矩。这也是赢得拔河比赛的引擎

  • 峰值功率将决定最高速度

    Power = Resistive Forces x Vehicle Speed
    

    马力只是功率或工作率的度量单位,因此:

    ▲ Horsepower = ▲ Top Speed
    

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您关于发动机转速的示例-完全忽略了齿轮传动。2台发动机产生相同的马力这一事实意味着,从理论上讲,它们可以以相同的速度加速。为了进行分析,如果第二台发动机减速以在车轮上产生相同的扭矩,并在相同的转速范围内产生扭矩(在减速之后!),那会有什么区别呢?
chilljeet '16

@chilljeet我认为扭矩取决于档位?
我不知道我在做什么

@Ihavenoideawhat如果您正在谈论车轮,那是的。
chilljeet

@chilljeet我以为你说减速会在车轮上产生相同的扭矩吗?
我不知道我在做什么,

无论如何,扎伊德(Zaid),马力为何如此重要,它如何描述汽车的速度?没有人关心最高速度,没有人以最高速度开车。加速就在哪里,那么动力的目的是什么?
我不知道我在做什么

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扭矩是指发动机在特定RPM时所施加的力。在具有相同齿轮比和相同齿轮的两辆汽车中,产生两倍扭矩的汽车将以两倍的速度加速。

马力由扭矩和RPM计算得出。低转速下给定的扭矩等于较高转速下的相同扭矩。

马力很重要,因为到达后轮以加速车辆的力量是扭矩和传动的结合。一般而言,汽车的转速越高,齿轮的啮合程度就越高。车辆的档位越紧,对于给定的扭矩,它加速得越快。由于马力代表了扭矩和RPM的组合,因此实际上很好地表明了大多数传动比选择适当的汽车将如何加速。

举一个极端的例子,假设我们有一个极高的转速引擎(例如一级方程式引擎)。它产生250 ft lbs的扭矩,但一直保持该扭矩,直到达到20k RPM的峰值马力为止,从而产生将近800 hp的功率。另一方面,我们的发动机排量很大,但红线较低。假设此假想的扭矩车产生的峰值扭矩为600 ft lbs,转至6k rpm,则刚超过600 hp。请注意,马力更大的汽车的扭矩要小得多。在一档时,假设高转速车的齿轮紧紧度是扭矩车的三倍-高转速车的时速为60mph和18000 rpm,而扭矩车的时速为6000 rpm,时速为60 mph。这使得高转速汽车实际上在该档位上放下了更多的车轮扭矩,因此它将加速得更快。而且,当扭矩车用完转速时,它仍然还有2000 rpm的发动机转速,因此当另一辆车变速时,它将在一档继续加速超过60mph。同样的情况也会在较高档位上重复发生-较高功率的汽车通常会更快地加速,因为它可以保持较低档位,从而可以更紧密地配合。

齿轮传动-这就是马力很重要的原因。紧密的齿轮传动意味着汽车必须提高转速才能达到给定的道路速度。长齿轮意味着汽车不必为了达到特定速度而转得很高。权衡是加速。因此,大多数汽车的第一档非常紧,在许多小型汽车中,时速在30 mph之前结束。另一方面,超速档本来打算提供非常差的加速度,但它允许汽车在高速公路上保持几乎空转的RPM,从而节省了汽油。另外,否则相同的汽车可能具有不同的最终传动比,这将影响其整体加速度和最高速度。因此,后轮传动比为3.00的汽车比后轮传动比为4.10的汽车将更缓慢地加速至更高的最高速度。


您能否详细说明“紧齿轮”的含义?
我不知道我在做什么

紧密的齿轮传动意味着在给定的发动机转速下,汽车的行驶速度较慢。例如,采用转速高达7000 rpm的发动机。如果装有该发动机的汽车在1档达到50mph时,与在相同RPM时在1档达到30mph时相比,该车的齿轮松动得多。
Jim W

基本上,变速箱速比的间隔由汽车的功率曲线形状决定,而最终传动则代表最高速度和加速度之间的权衡。有时,变速箱的顶部齿轮会格外长,以允许低转速的高速公路巡航齿轮。
Jim W

当然,最终驱动器的变速比会成为一个因素吗?
史蒂夫·马修斯

那么,更高的变速比?
我不知道我在做什么

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用最简单的术语来说:

扭矩=磅/英尺 发动机产生的扭曲力的具体,真实的测量值。

马力= 任意的,组成的工作单位。马力的单位是假设一匹马可以用刚超过180磅的力牵引的。

大多数人在进行辩论时犯的错误是独立考虑马力和扭矩。几乎每个人都在争论,好像它们是独立的,不相关的价值观。他们不是。

马力=(扭矩x RPM)/ 5252

这个方程式是本页上第二重要的内容,这就是为什么任何人告诉您应将功率和扭矩均等地考虑的原因大大偏离了基准。问题的实质是,马力是扭矩和另一个值(RPM)(除以5252)的乘积。它并非无关,独立或不同。

实际上,不存在测量汽车功率的机器。这是一个人造数字。在测试汽车性能时,将使用测力计测量扭矩。发动机性能的度量标准是扭矩。马力是通过将扭矩乘以RPM而获得的附加数字。

马力,扭矩和加速度之间的关系


您提供的链接是金矿。您可能需要解释您的答案,以涵盖OP询问的HP和TQ之间的关系之外的其他一些问题。这是一个很好的答案的良好开端。
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

-1:虽然所测量的确实是扭矩,但关于马力的第二句话并没有解决这个问题。当然,它是基于奇数假设的奇数单位-但对我来说Lbs * Ft(是*,不是/)听起来也很奇怪。仅仅因为它是一个任意单位并不意味着它没有意义。
sweber '16

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典型比喻:势能:转矩::动能:马力

扭矩可以不运动而存在,是一种工作能力。
马力只能在运动中存在。这是工作的速度。

发动机功率=扭矩*速度;

为了参考以恒定负载运行的发动机,功率参考用于提取最大功率。
。为了参考在可变负载(例如,换档)下运行的发动机,扭矩更合适。

曲线:
扭矩曲线:在发动机各种负载下,发动机产生的扭矩与发动机转速的关系。
功率曲线:在发动机各种负载下,发动机产生的功率与发动机转速的关系。这将通过将转矩曲线乘以速度获得,因此这将是转矩曲线上的偏移+拉长形式。请参阅功率扭矩曲线示例
燃油经济性曲线将重叠在上述曲线上,以更好地理解。

您在功率曲线/扭矩曲线和燃油经济性曲线之间感到困惑。

给定功率曲线,我们可以获得扭矩曲线,反之亦然。
燃油经济性曲线必须明确显示为重叠图。

现在必须清楚何时使用什么。
要获得最佳里程,请遵循里程曲线。
要获得最大功率,请参考功率曲线。

扭矩曲线通常将用作变速器控制系统的参考,以了解哪个是换档的最佳选择。

还是不清楚?查看真实示例

注意:这些曲线仅在某些负载条件下才指定,因此发动机的实际性能取决于发动机当前的负载以及法律/排放标准/损坏保护所施加的各种限制。

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