扭矩是什么( 三 ) _扭矩是什么？

英制单位则为磅-呎lb-ft，在美国车的型录上较为常见，若要转换成公制，只要将lb-ft的数字除以7.22即可。汽车驱动力的计算方式:将扭矩除以车轮半径即可由引擎马力－扭力输出曲线图可发现，在每一个转速下都有一个相对的扭矩数值，这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢？答案很简单，就是「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=36.6公斤的力量事实上公斤并不是力量的单位，而是重量的单位，须乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的标准单位「牛顿」。36公斤的力量怎么推动一公吨的车重呢？而且动辄数千转的引擎转速更不可能恰好成为轮胎转速，否则车子不就飞起来了？幸好聪明的人类发明了「齿轮」，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了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14.6kgm/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=192.55kgm，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470公斤。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。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，手排变速箱的机械效率约在95%左右，自排变速箱较惨，约剩88%左右，而传动轴的万向接头效率约为98%，各位自己乘乘看就知道实际的推力还剩多少。
整体而言，汽车的驱动力可由下列公式计算:扭矩×变速箱齿比×最终齿轮比×机械效率驱动力= ————————————————————轮胎半径单位为公尺马力亦非「力」乃「功率」的一种了解如何将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实际推力之后，接着可以研究什么叫做「马力」。马力其实也不是一种「力」，而是一种功率 Power的单位，定义为单位时间内所能做「功」的大小。尽管如此，我们不得不继续使用「马力」这个名字，毕竟已经用太久了，讲「功率」恐怕没几个消费者听得懂？功率是由扭矩计算出来的，而计算的公式相当简单:功率W＝2π× 扭矩N-m×转速rpm/60，简化计算后成为:功率kW=扭矩N-m ×转速rpm/9549，详细的推导请参看方块文章。然而功率kW要如何转换成大家常见的「马力」呢，这又有一段故事得讲。
英制或公制？1PS=735W；1hp=746W马力定义竟然不一样！谈到引擎的马力，相信不少人会直觉地想到什么DIN、SAE、EEC、JIS等等不同测试标准，到底这些标准的差异在哪儿，以后有空再研究；有点夸张的是由于英制与公制的不同，对「马力」的定义基本上就不一样。英制的马力hp定义为:一匹马于一分钟内将200磅lb重的物体拉动165英呎ft，相乘之后等于33,000ft-lb/min；而公制的马力PS定义则为一匹马于一分钟内将75公斤的物体拉动60公尺，相乘之后等于4500kg-m/min 。经过单位换算，1lb=0.454kg;1ft=30.48cm竟然发现1hp=4566kg-m/min，与公制的1PS=4500kg-m有些许差异，而如果以功率W1W=1Nm/sec= 9.8kgm/sec来换算的话，可得1hp=746W;1PS=735W两项不一样的结果。同样是「马力」，英制马力与公制马力的定义竟然不一样！难道英国马比较「有力」吗？到底世界上为什么会有英制与公制的分别，就好像为什么有的汽车是右驾，有的却是左驾一样，是人类永远难以协调的差异点。
若以大家比较熟悉的几个测试标准来看，德国的DIN与欧洲共同体的新标准 EEC还有日本的JIS是以公制的PS为马力单位，而SAE使用的是英制的 hp为单位，但为了避免复杂，本刊一率将马力的单位标示为hp 。近来，越来越多的原厂数据已改提供绝对无争议的KW作为引擎输出的功率数值。不过话说回来，1PS与1hp之间的差异仅1.5%，每一百匹马力差1.5匹，差异并不大。一般房车的马力多半仅在200匹马力以下，两者由于定义的差异也仅3匹马力左右，因此如果您真要「马马计较」，就把SAE 标准的数据多个1.5%吧！不过SAE、JIS、DIN、EEC各种测试标准之间亦有些许差异，这个老问题已经争论过很多次了，单位之间不能真正划上等号，然而在差别不怎么多的情况之下，就当作相同吧！因此管他是PS或hp，都差不多可以视为相等。