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功率和扭矩的关系 由于不同地方不同习惯的关系，产生了很多套单位制度，有英制、公制等。在与汽车相关的功率，扭矩，气压等方面，也存在不同的单位制，现在我们就来了解一下功率、扭矩和压强的关系以及它们的单位。 功率： 什么是功率？功率就是表示物体做功快慢的物理量，物理学里功率P＝功W/时间t，单位是瓦w，我们在媒体上常常看见的功率单位有kw、ps、hp、bhp、whp等，还有意大利以前用的cv，在这里边千瓦kw是国际标准单位，1kw＝1000w，用1秒做完1000焦耳的功，其功率就是1kw。 日常生活中，我们常常把功率俗称为马力，单位是匹，就像将扭矩称为扭力一样。 在汽车上边，最大的做功机器就是引擎，引擎的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(Nm)×转速(rpm)/60，简化计算后成为：功率(kw)=扭矩(Nm) ×转速(rpm)/9549。 然而功率kw要如何转换成大家常见的多少匹马力的呢？ 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33,000lb-ft/min； 而公制的马力(ps)定义则为一匹马于一分钟内将75kg的物体拉动60米，相乘之后等于4500kgm/min。 经过单位换算，(1lb=0.454kg;1ft=0.3048m)竟然发现1hp=4566kgm/min，与公制的1ps=4500kgm/min有些许差异，而如果以瓦作单位(1w=1Nm/sec=9.8kgm/sec)来换算的话，可得1hp=746w;1ps=735w，两项不一样的结果，相差1.5%左右。 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舵，有的却是左舵一样，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，但由于世界一体化经济的来临和为了避免复杂换算，越来越多的原厂数据已改提供毫无争议的国际标准单位千瓦kw作为引擎输出的功率数值。 小结：1hp=0.746kw 1ps=0.735kw 1hp＝1.014966ps (1马力等于多少KW的答案) 与hp计算毛马力不同，whp和bhp则是用不同方法测得的以hp为基础的功率单位，就是wheel horse power（车轮马力）和brake horse power（制动马力），whp是dyno（俗称 跑步机，测功率用的）测出的车轮输出功率，bhp则是引擎加上发电机，水泵等附件从engine shaft测量出来的功率数值，用bhp作单位，bhp和hp的差别很小。 扭矩： 扭矩在物理学中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘积，国际单位是牛米Nm，此外我们还可以看见kgm、lb-ft这样的扭矩单位，由于G=mg，当g=9.8的时候，1kg＝9.8N，所以1kgm＝9.8Nm，而磅尺lb-ft则是英制的扭矩单位，1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m，可以算出1lb-ft＝0.13826kgm。在人们日常表达里，扭矩常常被称为扭力（在物理学中这是2个不同的概念）。现在我们举个例子：8代Civic 1.8的扭矩为173.5Nm@4300rpm，表示引擎在4300转/分时的输出扭矩为173.5Nm，那173.5N的力量怎么能使1吨多的汽车跑起来呢？其实引擎发出的扭矩要经过放大（代价就是同时将转速降低）这就要靠变速箱、终传和轮胎了。引擎释放出的扭矩先经过变速箱作“可调”的扭力放大（或在超比挡时缩小）再传到终传（尾牙）里作进一步的放大（同时转速进一步降低），最后通过轮胎将驱动力释放出来。如某车的1挡齿比（齿轮的齿数比，本质就是齿轮的半径比）是3，尾牙为4，轮胎半径为0.3米，原扭矩是200Nm的话，最后在轮轴的扭力就变成200×3×4＝2400Nm（设传动效率为100%）在除以轮胎半径0.3米后，轮胎与地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m＝8000N的驱动力，这就足以驱动汽车了。 若论及机械效率，每经过一个齿轮传输，都会产生一次动力损耗，手动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，而传动轴的万向节效率约为98%。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：米） 小结：1kgm＝9.8Nm 1lb-ft＝0.13826kgm 1lb-ft＝1.355Nm 一般来说，在排量一定的情况下，缸径小，行程长的汽缸较注重扭矩的发挥，转速都不会太高，适用于需要大载荷的车辆。而缸径大，行程短的汽缸较注重功率的输出，转速通常较高，适用于快跑的车辆。简单来说：功率 正比于 扭矩×转速 压力： 我们知道，压强P＝压力F/受力面积S，压强的国际单位是帕斯卡Pa，在汽车领域，很多人将轮胎、增压器、管道里的压强惯称为压力（注意，在物理学中是完全不同的概念）在轮胎里的气压人们通常用千克/平方厘米kg/cm^2表示，俗称多少公斤，在管道和增压器里，通常用巴bar这个压强单位。在中学物理的托里拆利实验中，我们知道一个标准大气压等于76mm汞柱，通过计算，一标准大气压＝101325pa，又因为1pa=1N/1m^2，所以1Pa＝0.1020408kg/m^2，而1kg/cm^2＝0.98bar 小结：一标准大气压＝1.0339285kg/cm^2=1.0132499bar 可见1bar、1kg/cm^2和一标准大气压是基本相同的 本文来源：https://www.dywdw.cn/b061e16cb84ae45c3b358c7c.html
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2023-04-15
