什么是扭矩？

    扭矩是可以導(dǎo)致物體繞軸旋轉(zhuǎn)的力的量度。正如力是導(dǎo)致物體在線性運(yùn)動(dòng)中加速的原因一樣，轉(zhuǎn)矩是導(dǎo)致物體獲得角加速度的原因。

扭矩是矢量。轉(zhuǎn)矩矢量的方向取決于軸上力的方向。

    任何曾經(jīng)打開過門的人都會對扭矩有一個(gè)直觀的了解。當(dāng)一個(gè)人打開門時(shí)，他們將門推到離鉸鏈最遠(yuǎn)的一側(cè)。向最靠近鉸鏈的一側(cè)推動(dòng)需要更大的力。盡管在兩種情況下所做的工作都是相同的（在較小的距離上會施加較大的力），但人們通常更喜歡施加較小的力，因此通常是門把手的位置。

圖1：以最大扭矩打開門。

    扭矩可以是靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的。

    靜態(tài)力矩是一種不產(chǎn)生角加速度的。有人推著關(guān)閉的門正在向門施加靜態(tài)扭矩，因?yàn)楸M管施加了力，但門并未繞其鉸鏈旋轉(zhuǎn)。有人以恒定速度踩踏自行車也會施加靜態(tài)扭矩，因?yàn)樗鼈儧]有加速。

    從起跑線加速的賽車中的驅(qū)動(dòng)軸承載著動(dòng)態(tài)扭矩，因?yàn)樵谫愜囇剀壍兰铀俚那闆r下，它必須產(chǎn)生車輪的角加速度。

    描述扭矩時(shí)使用的術(shù)語可能會造成混淆。工程師有時(shí)將“ 力矩 ”或“ 扭力”與“扭矩”互換使用。力作用的半徑有時(shí)稱為力矩臂。

扭矩如何計(jì)算？

    轉(zhuǎn)矩矢量的大小給定力產(chǎn)生的扭矩是

    τ=F⋅Rsin （θ ）

     R 是力矩臂的長度，θ 是力矢量和力矩臂之間的角度。對于圖1所示的門，力為直角90°到力矩臂，因此正弦項(xiàng)變?yōu)?/span>1且τ=F⋅r。

    按照慣例，使用右手抓握規(guī)則可以找到扭矩矢量的方向。如果手沿旋轉(zhuǎn)軸卷曲，而手指指向力的方向，則轉(zhuǎn)矩矢量指向拇指的方向，如圖2所示。

圖2：使用右手法則找到的轉(zhuǎn)矩矢量的方向。

如何測量扭矩？

    扭矩的單位是牛頓米（N.m）。

    在標(biāo)稱單位中，通常使用千克•力。這是令人困惑的，因?yàn)橥ㄋ椎卣f，千克•力有時(shí)被用作質(zhì)量單位，有時(shí)被用作力。這里的意思是千克•力，這是由于地球重力作用在一千克物體上的力。這些單位的大小通常與1千克•力≈9.8牛頓米（N.m）。

    在非旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中測量靜態(tài)扭矩通常很容易，并且可以通過測量力來完成。給定力矩臂的長度，可以直接找到扭矩。在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中測量扭矩要困難得多。一種方法是通過測量傳動(dòng)軸金屬內(nèi)的應(yīng)變來工作，該應(yīng)變傳遞扭矩并無線發(fā)送此信息。