誰(shuí)能講解一下關(guān)于扭矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、載荷、能量等相關(guān)姿勢(shì)?。栴}回答時(shí)間：2009-09-1208:14:31扭矩在物理學(xué)中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘積，國(guó)際單位是牛米Nm，此外我們還可以看見kgm、lb-ft這樣的扭矩單位，由于G=mg，當(dāng)g=9.8的時(shí)候，1kg的重量為9.8N，所以1kgm9.8Nm，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-ft0.13826kgm。在人們?nèi)粘１磉_(dá)里，扭矩常常被稱為扭力（在物理學(xué)中這是2個(gè)不同的概念）?，F(xiàn)在我們舉個(gè)例子：8代Civic1.8的扭矩為173.5Nm4300rpm，表示引擎在4300轉(zhuǎn)/分時(shí)的輸出扭矩為173.5Nm，那173.5N的力量怎么能使1噸多的汽車跑起來(lái)呢？其實(shí)引擎發(fā)出的扭矩要經(jīng)過放大（代價(jià)就是同時(shí)將轉(zhuǎn)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(jīng)過變速箱作“可調(diào)”的扭矩放大（或在超比擋時(shí)縮?。┰賯鞯浇K傳（尾牙）里作進(jìn)一步的放大（同時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低），最后通過輪胎將驅(qū)動(dòng)力釋放出來(lái)。如某車的1擋齒比（齒輪的齒數(shù)比，本質(zhì)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，最后在輪軸的扭力就變成200342400Nm（設(shè)傳動(dòng)效率為100%）在除以輪胎半徑0.3米后，輪胎與地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m8000N的驅(qū)動(dòng)力，這就足以驅(qū)動(dòng)汽車了。若論及機(jī)械效率，每經(jīng)過一個(gè)齒輪傳輸，都會(huì)產(chǎn)生一次動(dòng)力損耗，手動(dòng)變速箱的機(jī)械效率約在95%左右，自排變速箱較慘，約剩88%左右，而傳動(dòng)軸的萬(wàn)向節(jié)效率約為98%。整體而言，汽車的驅(qū)動(dòng)力可由下列公式計(jì)算：補(bǔ)充一點(diǎn)：為什么引擎的功率能由扭矩計(jì)算出來(lái)呢？我們知道，功率P功W時(shí)間t功W力F距離s所以，PFs/tF速度v這里的v是線速度，而在引擎里，曲軸的線速度曲軸的角速度曲軸半徑r，代入上式得：功率P力F半徑r角速度；而力F半徑r扭矩得出：功率P扭矩角速度所以引擎的功率能從扭矩和轉(zhuǎn)速中算出來(lái)角速度的單位是弧度/秒，在弧度制中一個(gè)派代表180度扭矩的計(jì)算方法扭矩=9550電機(jī)功率電機(jī)功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)速比使用系數(shù)剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的度量。又稱慣性距、慣性矩（俗稱慣性力距、慣性力矩）其數(shù)值為J=mi*ri2，式中mi表示剛體的某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，ri表示該質(zhì)點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的垂直距離。求和號(hào)（或積分號(hào)）遍及整個(gè)剛體。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只決定于剛體的形狀、質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置，而同剛體繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)（如角速度的大?。o(wú)關(guān)。規(guī)則形狀的均質(zhì)剛體，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可直接計(jì)得。不規(guī)則剛體或非均質(zhì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，一般用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)用于剛體各種運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算中。描述剛體繞互相平行諸轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的關(guān)系，有如下的平行軸定理1：剛體對(duì)一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，等于該剛體對(duì)同此軸平行并通過質(zhì)心之軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量加上該剛體的質(zhì)量同兩軸間距離平方的乘積。由于和式的第二項(xiàng)恒大于零，因此剛體繞過質(zhì)量中心之軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是繞該束平行軸諸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中的最小者。還有垂直軸定理：垂直軸定理一個(gè)平面剛體薄板對(duì)于垂直它的平面軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，等于繞平面內(nèi)與垂直軸相交的任意兩正交軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和。表達(dá)式:Iz=Ix+Iy剛體對(duì)一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可折算成質(zhì)量等于剛體質(zhì)量的單個(gè)質(zhì)點(diǎn)對(duì)該軸所形成的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由此折算所得的質(zhì)點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的距離，稱為剛體繞該軸的回轉(zhuǎn)半徑，其公式為_，式中M為剛體質(zhì)量；I為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的量綱為L(zhǎng)2M，在SI單位制中，它的單位是kgm2。剛體繞某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性由更普遍的慣量張量描述。慣量張量是二階對(duì)稱張量，它完整地刻畫出剛體繞通過該點(diǎn)任一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小。補(bǔ)充對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的詳細(xì)解釋及其物理意義：先說轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的由來(lái)，先從動(dòng)能說起大家都知道動(dòng)能E=(1/2)mv2，而且動(dòng)能的實(shí)際物理意義是：物體相對(duì)某個(gè)系統(tǒng)（選定一個(gè)參考系）運(yùn)動(dòng)的實(shí)際能量，（P勢(shì)能實(shí)際意義則是物體相對(duì)某個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的可能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的實(shí)際能量的大小）。E=(1/2)mv2（v2為v的2次方）把v=wr代入上式(w是角速度,r是半徑，在這里對(duì)任何物體來(lái)說是把物體微分化分為無(wú)數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)整體的重心的距離為r,而再把不同質(zhì)點(diǎn)積分化得到實(shí)際等效的r)得到E=(1/2)m(wr)2由于某一個(gè)對(duì)象物體在運(yùn)動(dòng)當(dāng)中的本身屬性m和r都是不變的，所以把關(guān)于m、r的變量用一個(gè)變量K代替,K=mr2得到E=(1/2)Kw2K就是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，分析實(shí)際情況中的作用相當(dāng)于牛頓運(yùn)動(dòng)平動(dòng)分析中的質(zhì)量的作用，都是一般不輕易變的量。這樣分析一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)問題就可以用能量的角度分析了，而不必拘泥于只從純運(yùn)動(dòng)角度分析轉(zhuǎn)動(dòng)問題。為什么變換一下公式就可以從能量角度分析轉(zhuǎn)動(dòng)問題呢？1、E=(1/2)Kw2本身代表研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)能量2、之所以用E=(1/2)mv2不好分析轉(zhuǎn)動(dòng)物體的問題，是因?yàn)槠渲胁话D(zhuǎn)動(dòng)物體的任何轉(zhuǎn)動(dòng)信息。3、E=(1/2)mv2除了不包含轉(zhuǎn)動(dòng)信息，而且還不包含體現(xiàn)局部運(yùn)動(dòng)的信息，因?yàn)槔锩娴乃俣葀只代表那個(gè)物體的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)情況。4、E=(1/2)Kw2之所以利于分析，是因?yàn)榘艘粋€(gè)物體的所有轉(zhuǎn)動(dòng)信息，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)慣量K=mr2本身就是一種積分得到的數(shù)，更細(xì)一些講就是綜合了轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)不變的信息的等效結(jié)果K=mr2（這里的K和上樓的J一樣）所以，就是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從能量的角度分析轉(zhuǎn)動(dòng)問題，就有了價(jià)值。若剛體的質(zhì)量是連續(xù)分布的，則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式可寫成K=mr2=r2dm=r2dV其中dV表示dm的體積元，表示該處的密度，r表示該體積元到轉(zhuǎn)軸的距離。補(bǔ)充轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和質(zhì)量一樣，是回轉(zhuǎn)物體保持其勻速圓周運(yùn)動(dòng)或靜止的特性，用字母J表示。對(duì)于桿：當(dāng)回轉(zhuǎn)軸過桿的中點(diǎn)并垂直于軸時(shí)；J=mL2/12其中m是桿的質(zhì)量，L是桿的長(zhǎng)度。當(dāng)回轉(zhuǎn)軸過桿的端點(diǎn)并垂直于軸時(shí)：J=mL2/3其中m是桿的質(zhì)量，L是桿的長(zhǎng)度。對(duì)與圓柱體：當(dāng)回轉(zhuǎn)軸是圓柱體軸線時(shí)；J=mr2/2其中m是圓柱體的質(zhì)量，r是圓柱體的半徑。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量定理：M=J其中M是扭轉(zhuǎn)力矩J是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是角加速度例題：現(xiàn)在已知：一個(gè)直徑是80的軸，長(zhǎng)度為500，材料是鋼材。計(jì)算一下，當(dāng)在0.1秒內(nèi)使它達(dá)到500轉(zhuǎn)/分的速度時(shí)所需要的力矩？分析：知道軸的直徑和長(zhǎng)度，以及材料，我們可以查到鋼材的密度，進(jìn)而計(jì)算出這個(gè)軸的質(zhì)量m，由公式=m/v可以推出m=v=r2L.根據(jù)在0.1秒達(dá)到500轉(zhuǎn)/分的角速度，我們可以算出軸的角加速度=/t=500轉(zhuǎn)/分/0.1s電機(jī)軸我們可以認(rèn)為是圓柱體過軸線，所以J=mr2/2。所以M=J=mr2/2/t=r2hr2/2/t=7.8*103*3.14*0.042*0.5*0.042/2*500/60/0.1=1.2786133332821888kg/m2單位J=kgm2/s2=N*m例題角加速度計(jì)算有誤，應(yīng)該為=/t=500轉(zhuǎn)*2/分/0.1s載荷機(jī)械設(shè)計(jì)中通常指施加于機(jī)械或結(jié)構(gòu)上的外力；動(dòng)力機(jī)械中通常指完成工作所需的功率；電機(jī)工程中則指電氣裝置或元件從電源所接受的功率。另外，有時(shí)也把某種能引起機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)力的非力學(xué)因素稱為載荷。載荷可以從不同的角度進(jìn)行分類：根據(jù)大小、方向和作用點(diǎn)是否隨時(shí)間變化可以分為靜載荷和動(dòng)載荷；其中靜載荷包括不隨時(shí)間變化的恒載（如自重）和加載變化緩慢以至可以略去慣性力作用的準(zhǔn)靜載（如鍋爐壓力）。動(dòng)載荷包括短時(shí)間快速作用的沖擊載荷（如空氣錘）、隨時(shí)間作周期性變化的周期載荷（如空氣壓縮機(jī)曲軸）和非周期變化的隨機(jī)載荷（如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸）。根據(jù)載荷分布情況可分為集中載荷和分布載荷，其中分布載荷又可分為體載荷、面載荷和線載荷3種。根據(jù)載荷對(duì)桿件變形的作用可分為軸向拉伸或壓縮載荷、彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷等。通常，載荷可用計(jì)算方法或?qū)崪y(cè)方法求得。根據(jù)額定功率用力學(xué)公式計(jì)算出的載荷稱為名義載荷（又稱額定載荷）。它未考慮載荷隨時(shí)間作用和分布的不均勻性以及其他零件受力情況等因素。這些因素的綜合影響常用載荷系數(shù)作修正。載荷系數(shù)與名義載荷的乘積稱為計(jì)算載荷。它是設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)。編輯本段能量的定義世界萬(wàn)物是不斷運(yùn)動(dòng)著的，在物質(zhì)的一切屬性中，運(yùn)動(dòng)是最基本的屬性，其他屬性都是運(yùn)動(dòng)屬性的具體表現(xiàn)。例如：空間屬性是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的廣延性體現(xiàn)；時(shí)間屬性是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的持續(xù)性體現(xiàn)；引力屬性是物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)過程由于質(zhì)量分布不均所引起的相互作用的體現(xiàn)；電磁屬性是帶電粒子在運(yùn)動(dòng)和變化過程中的外部表現(xiàn)；等等。物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式是多種多樣的，對(duì)于每一個(gè)具體的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式存在相應(yīng)的能量形式，例如：與宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式是動(dòng)能；與分子運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式是熱能；與原子運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式是化學(xué)能；與帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式是電能；與光子運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式是光能；等等。當(dāng)運(yùn)動(dòng)形式相同時(shí)，兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)特性可以采用某些物理量或化學(xué)量來(lái)描述和比較。例如，兩個(gè)作機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體可以用速度、加速度、動(dòng)量等物理量來(lái)描述和比較；兩股作定向運(yùn)動(dòng)的電流可以用電流強(qiáng)度、電壓、功率等物理量來(lái)描述和比較。但是，當(dāng)運(yùn)動(dòng)形式不相同時(shí)，兩個(gè)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)特性唯一可以相互描述和比較的物理量就是能量，即能量特性是一切運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)的共同特性，能量尺度是衡量一切運(yùn)動(dòng)形式的通用尺度。因此，可以對(duì)能量做出全新的哲學(xué)定義。能量：是用以衡量所有物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)模的統(tǒng)一的客觀尺度。編輯本段能量的表現(xiàn)形式與度量單位物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一般量度。物質(zhì)運(yùn)動(dòng)有多種形式，表現(xiàn)各異，但可互相轉(zhuǎn)換，表明這些運(yùn)動(dòng)有共性，也有內(nèi)在的統(tǒng)一的量度，即能量。能量以機(jī)械能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能等各種形式，出現(xiàn)在不同的運(yùn)動(dòng)中，并通過作功、傳熱等方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。能量的單位為焦、爾格、千瓦時(shí)、電子伏（特）等。能量在物理中的符號(hào)一般是E，其國(guó)際單位是焦耳J。除焦?fàn)柾獬Ｓ玫倪€有千瓦小時(shí)kWh和卡cal：1J=0.2388cal=(3.6*106)(-1)kWh除此之外在物理中，尤其在原子物理和粒子物理中還常使用電子伏：1eV=1.602176462(63)10-19J編輯本段“能量”的來(lái)歷能量這個(gè)詞是T.楊1801年在倫敦國(guó)王學(xué)院講自然哲學(xué)時(shí)引入的，他針對(duì)當(dāng)時(shí)把質(zhì)量與速度二次方之積稱為活力或上升力的觀點(diǎn)，提出用能量這個(gè)詞表示上述乘積是妥當(dāng)?shù)模⒑臀矬w所作的功相聯(lián)系。但并未引起重視，人們?nèi)哉J(rèn)為不同的運(yùn)動(dòng)中蘊(yùn)藏著不同的力。直到能量守恒定律被確認(rèn)后，才認(rèn)識(shí)能量概念的重要意義。編輯本段質(zhì)能關(guān)系在狹義相對(duì)論1中，能量和另一個(gè)重要物理概念即質(zhì)量聯(lián)系在一起了，建立了質(zhì)能關(guān)系公式：Emc2，這個(gè)公式更深刻地闡明了能量的物質(zhì)性，表明兩者存在某種深刻的聯(lián)系。即質(zhì)量和能量就是一個(gè)東西，是一個(gè)東西的兩種表述。質(zhì)量就是內(nèi)斂的能量，能量就是外顯的質(zhì)量。正如愛因斯坦而言：“質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量。時(shí)間就是空間，空間就是時(shí)間?！本庉嫳径文芰吭谖锢碇械囊饬x:在物理學(xué)中，能量是最基礎(chǔ)的一個(gè)概念之一，從開門的經(jīng)典力學(xué)到宇宙學(xué)、相對(duì)論和量子力學(xué)，能量總是一個(gè)中心的概念。一般在常用語(yǔ)中或在科普讀物中能量是指一個(gè)系統(tǒng)能夠釋放出來(lái)的、或者可以從中獲得的、可以相當(dāng)于做一定量的功。比如說1千克汽油含12千瓦小時(shí)能量的話，那么是指假如將1千克的汽油中的化學(xué)能全部施放出來(lái)的話可以做12kWh的功。能量是物理學(xué)中描寫一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)過程的一個(gè)量。一個(gè)系統(tǒng)的能量可以被定義為從一個(gè)被定義的零能量的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為該系統(tǒng)現(xiàn)狀的功的總和。一個(gè)系統(tǒng)到底有多少能量在物理中并不是一個(gè)確定的值，它隨著對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的描寫而變換。人體在生命活動(dòng)過程中，一切生命活動(dòng)都需要能量，如物質(zhì)代謝的合成反應(yīng)、肌肉收縮、腺體分泌等等。而這些能量主要來(lái)源于食物。動(dòng)、植物性食物中所含的營(yíng)養(yǎng)素可分為五大類：碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素，加上水則為六大類。其中，碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)經(jīng)體內(nèi)氧化可釋放能量。三者統(tǒng)稱為“產(chǎn)能營(yíng)養(yǎng)素”或“熱源質(zhì)”。能量是一種客觀存在，自然界的萬(wàn)物都是他的表現(xiàn)形式。與物質(zhì)都存在反物質(zhì)一樣它也有相對(duì)的反能量。當(dāng)它們相遇時(shí)系統(tǒng)就恢復(fù)平靜了，就什么都沒有了，就不存在了。任何運(yùn)動(dòng)都需要能量。能量的形式有許多如:光聲熱電,有機(jī)械能,化學(xué)能,熱能,電能,聲能等等。舉一個(gè)例子而言，我們觀察一個(gè)質(zhì)量為1kg的固體的能量：假如我們?cè)谘芯拷?jīng)典力學(xué)而只對(duì)它的動(dòng)能感興趣的話，那么它的能量就是我們要將它從靜止加速到它現(xiàn)有速度所加的功的總和。假如我們?cè)谘芯繜釋W(xué)而只對(duì)它的內(nèi)能感興趣的話，那么它的能量就是我們要將它從絕對(duì)零度加熱到它現(xiàn)有溫度所加的功的總和。假如我們?cè)谘芯课锢砘瘜W(xué)而只對(duì)它所含有的化學(xué)能感興趣的話，那么它的能量就是我們?cè)诤铣蛇@個(gè)固體時(shí)對(duì)它的原料加入的功的總和。假如我們?cè)谘芯吭游锢矶粚?duì)它所含的原子能感興趣的話，那么它的能量就是我們從原子能為零的狀態(tài)對(duì)它做功、使它達(dá)到現(xiàn)在狀態(tài)的功的總和。當(dāng)然我們也可以用反過來(lái)的方法來(lái)定義這個(gè)固體所含的能量，舉兩個(gè)例子：該固體的內(nèi)能是將它冷卻到絕對(duì)零度所釋放出來(lái)的功的總和。該固體的原子能是將它所含的所有的原子能全部釋放出來(lái)的功的總和?？梢姡芰侩m然是一個(gè)非常常用和非?；A(chǔ)的物理概念，但同時(shí)也是一個(gè)非常抽象和非常難定義的物理概念。事實(shí)上，物理學(xué)家一直到19世紀(jì)中才真正理解能量這個(gè)概念。在此之前能量常常被與力、動(dòng)量等概念相混。有一段時(shí)間里，物理學(xué)家使