扭矩

一种使物体产生转动、扭转变形效应的力矩
扭矩(英文名:Torque[1]),扭矩定义为:一个物体受力
作用,围绕转动轴转动,那么力矢量和位移向量的乘积就被认为是力矩
,即扭矩,表达式为:
。式中:
为从转轴到力的作用点的距离。转动轴到力作用线的垂直距离是力臂
。根据
是位移向量与力的作用线形成的夹角。利用垂直距离
,可以计算力矩的大小:
[3]
扭矩的概念来源于阿基米德(Archimedes[7])的杠杆平衡定律,1687年,伐里农(Pierre Varignon[8])阐明了力矩概念,形成完整的力矩定理[9],1725年,瓦里翁首先引入“力偶”概念[10]。扭矩按照时间历程的特点,可以分为稳态扭矩和动态扭矩两类[11]。扭矩计算方式主要为截面法,通过外力偶矩即可确定传动轴任意截面上的扭矩[12],扭矩的测量方法有三种,可以分为:传递法、平衡力法和能量转换法等[13]

名称来源

扭矩,英文名为:torque,来源于拉丁语“torqurere”[14]。汤普森在《发电机电机》第一版中对该术语的解释如下:正如牛顿对力的定义是产生或倾向于产生运动(沿直线)的力一样,扭矩也可以定义为产生或倾向于产生扭转(绕轴)的力。最好使用将这一动作视为单个确定实体的术语,而不是使用“耦合”和“时刻”等术语,因为这些术语暗示了更复杂的想法。施加扭转来转动轴的单一概念比通过一定杠杆作用施加线性力(或一对力)的更复杂的概念更好[15]

定义