机械设计中的力矩问题

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1、机械设计中的力矩问题【摘要】在物理学中，作用力使物体围绕着转动轴以及支点的转动趋向，被称为力矩（torque）。力矩能够使物体改变旋转运动，物体的推挤以及拖拉涉及到作用力，而物体的扭转则会涉及到力矩。国际单位制中，力矩的单位是牛顿.米。在机械设计时，力矩产生的影响力是不可估量的，因此设计人员必须严格注意力矩问题。本文针对机械设计中的力矩问题展开研究和讨论。【关键词】机械设计；力矩问题；0.引言力矩的定位通常为距离乘以作用力。单位为牛顿.米，在数学上牛顿与米的次序是能够调换的，国际重量监测局(BureauInterna

2、tionaldesPoidsetMesures)严格规定，力矩的次序为牛顿.米［１］。机械设计的最终的目的是运用各种现有条件（计算手段、材料、理论知识以及加工能力等），设计出最优秀的机械，或者称为优化设计。机械设计通常需要综合多方面的因素进行考虑，通常的要求有：环境污染小、尺寸和重量小、总体性能良好、力矩、耗损率低、制造成本低等等。其中，力矩的问题对于零件以及机械的日常工作是有一定的影响的，因此，需要严格注意。1.机械设计中设计的力矩原理1.1力矩分配法　　力矩分配法（momentdistributionmethod

3、），力矩分配法与精确解的计算超静定结构的方法非常相似，是以力法或者移位法对超静定结构进行分析时，都需要建立结算性方程组合。假如位置的数目太多，计算的工作将会变的非常复杂。力矩的分配方法通常为传递力矩、固定节点以及放松节点。1.2力矩平衡原理力矩能够使物体向不同的方向进行运动。假如物体的力矩大小相同，那么杠杆就能够保持平衡。这种现象是力矩平衡中最为常见的情况［２］。若将物体往逆时针方向进行转动，就可称为正力矩，物体向顺时针方向进行转动，则力矩为负力矩，有固定转动轴的物体的平衡条件力矩代数和则为零。2.机械设计原理中的力

4、矩　　在机械设计中，力矩的定义作用力使物体围绕着转动轴以及支点的转动趋向，力使物体绕某点的转动效应的量度就能成为力对点之矩。力矩的表示通常可通过大矩的力臂、矩心或者物体的作用面、大小以及转动进行。力矩的计算公式为：　　其中，力对点之矩是代数量，对于正负号的规定通常为力使物体绕矩心进行逆时针方向转动，则为正力矩，若是顺时针方向则为负力矩［３］。计算单位为牛顿.米（N.m）。此时需注意的是力矩与矩心是相对的，没有矩心，力矩就是毫无意义的。矩心的位置可设定为力作用面的任意一点，也可以不是物体内固定的转动中心。　　合力矩定理

5、：合力矩定理通常是指力系中合力对一点的矩，等同于力系中各分力对同一点之矩的代数和。在进行机械设计时，我们可以假设某力系为Fi（i=1，2.....n）,合力为FR，根据上述力矩的理论，表达公式为：　　合力矩定理建立了合力对点之矩与分力对同一点之矩的关系。能够有效的计算力对点之矩，还能够确定力系合力作用的地点。2.1力矩电机　　力矩的问题对于零件以及机械的日常工作是有一定的影响的，因此，需要严格注意。机械设计中力矩电机的使用是非常广泛的。力矩电机具有专业软件机械特性以及宽调速范围的特殊电机。这种电机的轴通常不只是恒功率

6、输出动力，也是恒力矩输出动力。力矩电机主要包括无刷直流力矩电机、直流力矩电机以及交流力矩电机。当负载开始增大时，电动机的转速能力就会随之降低，输出的力矩会越来越高，以此维持与负载的平衡。力矩电机的堵转转矩高，堵转对的电流就会下降，在一定时间内能够承受堵转运行［４］。因此转子电阻高，耗损率就会增加，产生的热量也会越来越大。这种情况在电机低速运行以及堵转时更加明显。所以，电机的后端盖上装有独立的离心式风机以及轴流，输出的力矩低于100机座号以下的不能考虑在内。装置离心式风机能够使促进通风，且将温度降低，力矩电机可配置可控

7、硅控制装置，可以适当的速度可压力进行调整，调整速度的范围通常为1:4，转速的变化率能够达到≤9%。2.2驱动装置　　在汽车驱动中，扭矩（torsionalmoment）发挥的作用是非常大的，扭矩的概念就是物体发生转动的力，发动机的扭矩实质上就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在电机功率固定的条件下，它与发动机的转速形成的关系是呈反比的，转速越小，扭矩就越大，能够反映汽车在一定范围内的负载能力。　　在杠杆原理中就涉及到了扭矩的概念，扭矩是垂直方向的力乘上与旋转中心之间的距离，供职单位为牛顿.米（Ｎ．ｍ），除以重力加速9.8

8、m/sec2后，单位便可换算成为公斤-米(kg-m)。英制单位为磅-呎(lb-ft)。这种公制在机械设计中较为常见，若要是转换为公制，将lb-ft的数字除以7.22即可。　　机械驱动的计算方式可按照下列计算方式进行，将扭矩除以车轮的半径，在每一个转速下都有一个相对的扭矩数值，要想将这些数字转换为推动机械的力量，就需要除以长度从获得力的参考结果［