力矩、转矩、扭矩的差异和测量
力矩、转矩、扭矩的差异和测量
力矩、扭矩、转矩这三个词语在行业内经常被工程师们混着用，大家也都觉得这三者是同一个概念，测试时也只是关注一下其额定值和峰值。今天就来浅析一下三者的区别以及相关的测试项目。
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一、力矩、扭矩、转矩的来源与区别
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提到力矩，我们立刻会想到杠杆。作用力和支点与力作用方向相垂直的距离的乘积就称为力矩。力矩的单位是牛顿-米。
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图1 杠杆力矩
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扭矩、转矩则是转动的力矩，对于转动的物体，若将转轴中心看成支点，在转动的物体圆周上的作用力和转轴中心与作用力方向垂直的距离的乘积就称为转矩。当圆柱形物体，受力而未转动，该物体受力后只存在因扭力而发生的弹性形变，此时的转矩就称为扭矩。
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图2 扭矩、转矩
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(完整版)力与力矩
力矩的量纲是距离乘以力；依照国际单位制，力矩的单位是牛顿-米。虽然牛顿与米的次序，在数学上，是可以变换的。BIPM (国际重量测量局) 设定这次序应是牛顿-米，而不是米-牛顿。 事实上，力矩与能量的关系是能量和一个对数矢量2π[lnK]的乘积，即 t=2πQ[lnK]，[lnk]的方向垂直于作用平面。因此用焦耳做单位也不是错误的。做圆周运动时，K=e，因此使 1 牛顿-米的力矩，作用一全转，需要恰巧 2*Pi 焦耳的能量。 定义 力对物体的作用效应，除移动效应外，还有转动效应。 当然，量纲相同并不尽是巧合；使 1 牛顿-米的力矩，作用一全转，需要恰巧 2*Pi 焦耳的能量。 静力观念 当一个物体在静态平衡时，净作用力是零，对任何一点的净力矩也是零。关于二维空间，平衡的要求是： x,y方向合力均为0，且合力矩为0. 力矩电动机 所谓的力矩电动机是一种扁平型多极永磁直流电动机。其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数，以降低转矩脉动和转速脉动。力矩电动机有直流力矩电动机和交流力矩电动机两种。 其中，直流力矩电动机的自感电抗很小，所以响应性很好；其输出力矩与输入电流成正比，与转子的速度和位置无关；它可以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速，所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比，并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。 交流力矩电动机又可以分为同步和异步两种，目前常用的是鼠笼型异步力矩电动机，它具有低转速和大力矩的特点。一般地，在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同，但是由于鼠笼型转子的电阻较大，所以其机械特性较软。 动力观念 力矩是角动量随时间的导数，就像力是动量随时间的导数。 刚体的角动量是转动惯量乘以角速度。
力和力矩的测量教学文稿
力和力矩的测量
力和力矩的测量 力的定义：力是物体之间的相互作用。大小、方向、作用点是力的三要素。 牛顿第二定律表述：动量对时间的变化率。F dp /d t = 国际单位：牛顿，简称牛，符号是N 。211/N kg m s =? 力矩定义：位矢和力的叉乘。物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离。 力矩单位是牛顿·米（N ·m ） 对力的测量问题有两种基本方法：（1）直接比较（2）使用标准传感器进行间接比较 直接比较方法利用某种形式的梁式天平，并且使用零位平衡技术。 1 力的测量 1.1等臂天平（如图中分析天平，精度可达0.1mg ）或非等臂天平。 最简单的重量或力的测量系统。基于力矩比较原理工作的。由未知的重量或力产生的力矩，和一个已知量产生的力矩进行比较。
1.2摆式测力机构 如摆式秤。 输入量施加到负载杆上，使配重旋转向外移动。该移动使得配重作用力矩增加，直到负载力矩和摆秤力矩相等。 1.3 弹性传感器 很多力传感器系统利用某种机械弹性件或弹性件的组合，对弹性件施加载荷导致一种类似的变形，通常是线性的，然后对该变形直接观察并且用于力的测量，或者使用另一个传感器来将该位移转换成另一种形式的输出，通常是电的形式。 通常要对弹性件进行标定，如调整螺旋弹簧的有效圈数等。 1.4应变片测力计 与将总变形用于测量载荷不同的是，应变片测力计根据单位应变来测量负载。电阻型应变片非常适合于这一用途。若要测量的是大载荷，可以使用直接拉压型元件。如果是小载荷，则可通过弯曲来放大应变。 金属电阻应变片的原理：当金属丝或金属箔片被机械地拉长时，导体的长度将变长，截面将变小，因此其电阻发生变化。如果电阻元件长度紧密附着在发生这样应变的构件上，使得电阻元件也产生应变，那么测出的电阻变化可以根据应变来定标。 金属应变片的应变片因子F 在通常要求的应变范围内基本上是个常数，而由实验确定的应变片因子F 的值，对于一种给定的材料是相当一致的。 1R F R ε?= 在实际应用中，F 和R 的值是由应变片制造商提供的，使用者要根据被测的输入量情况确定R ?
力和力矩的区别是什么
力和力矩的区别是什么 力矩 力使物体转动的效果，不仅跟力的大小有关，还跟力和转动轴的距离有关。力越大，力跟转动轴的距离越大，力使物体转动的作用就越大。从转动轴到力的作用线的距离，叫做力臂。力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩。 力矩(torque)：力(F)和力臂(L)的乘积(M)。即：M=F·L。其中L是从转动轴到力的矢量, F是矢量力。 力矩的量纲是距离×力；与能量的量纲相同。但是力矩通常用牛顿-米，而不是用焦耳作为单位。力矩的单位由力和力臂的单位决定。 力对物体产生转动作用的物理量。可分为力对轴的矩和力对点的矩。力对轴的矩是力对物体产生绕某一轴转动作用的物理量。它是代数量，其大小等于力在垂直于该轴的平面上的分力同此分力作用线到该轴垂直距离的乘积；其正负号用以区别力矩的不同转向，按右手螺旋定则确定：以右手四指沿分力方向，且掌心面向转轴而握拳，大拇指方向与该轴正向一致时取正号，反之则取负号。力对点的矩是力对物体产生绕某一点转动作用的物理量。它是矢量，等于力作用点位置矢r和力矢F的矢量积。例如，用球铰链固定于O点的物体受力F作用，以r表示自O点至F作用点A的位
置矢，r和F的夹角为a（见图）。物体在F作用下，绕垂直于r与F组成的平面并通过O点的轴转动。转动作用的大小和转轴的方向取决于F对O 点的矩矢M，M＝r×F ；M的大小为rFsina ，方向由右手定则确定。力矩M 在过矩心O的直角坐标轴上的投影为Mx 、My 、Mz 。可以证明Mx 、My 、Mz 就是F对x ，y，z轴的矩。力矩的量纲为L2MT -2，其SI 单位为N·m。 力 力（force） 力是物体对另一物体的作用，一个物体受到力的作用，一定有另外的物体施加这种作用。前者是受力物体，后者是施力物体，只要有力发生，就一定有受力物体和施力物体。有时为了方便，只说物体受了力，而没有指明施力物体。但施力物体一定是存在的。 力的大小可以用测力计（弹簧秤）来测量。在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。 力不但有大小，而且有方向。物体受到的重力是竖直向下的，物体在液体中受到的浮力是竖直向上的。力的方向不同，它的作用效果也不同。作用在运动物体上的力，如果方向与运动方向相同，将加快物体的运动；如果方向与运动方向相反，将阻碍物体的运动。可见，要把一个力完全表达出来，除了力的大小，还要指明力的方向，可以用力的示意图来表示它们。
力和力矩的定义解释
力和力矩的定义解释 力矩 力使物体转动的效果，不仅跟力的大小有关，还跟力和转动轴的距离有关。力越大，力跟转动轴的距离越大，力使物体转动的作用就越大。从转动轴到力的作用线的距离，叫做力臂。力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩。 力矩(torque)：力(F)和力臂(L)的乘积(M)。即：M=F·L。其中L是从转动轴到力的矢量, F是矢量力。 力矩的量纲是距离×力；与能量的量纲相同。但是力矩通常用牛顿-米，而不是用焦耳作为单位。力矩的单位由力和力臂的单位决定。 力对物体产生转动作用的物理量。可分为力对轴的矩和力对点的矩。力对轴的矩是力对物体产生绕某一轴转动作用的物理量。它是代数量，其大小等于力在垂直于该轴的平面上的分力同此分力作用线到该轴垂直距离的乘积；其正负号用以区别力矩的不同转向，按右手螺旋定则确定：以右手四指沿分力方向，且掌心面向转轴而握拳，大拇指方向与该轴正向一致时取正号，反之则取负号。力对点的矩是力对物体产生绕某一点转动作用的物理量。它是矢量，等于力作用点位置矢r 和力矢F的矢量积。例如，用球铰链固定于O点的物体受力F作用，以r表示自O点至F作用点A的位置矢，r和F的夹角为a（见图）。物体在F作用下，绕垂直于r与F组成的平面并通过O点的轴转动。
转动作用的大小和转轴的方向取决于F对O点的矩矢M，M＝r×F ；M的大小为rFsina ，方向由右手定则确定。力矩M 在过矩心O的直角坐标轴上的投影为Mx 、My 、Mz 。可以证明Mx 、My 、Mz 就是F对x ，y，z轴的矩。力矩的量纲为L2MT -2，其SI单位为N·m。 力 力（force） 力是物体对另一物体的作用，一个物体受到力的作用，一定有另外的物体施加这种作用。前者是受力物体，后者是施力物体，只要有力发生，就一定有受力物体和施力物体。有时为了方便，只说物体受了力，而没有指明施力物体。但施力物体一定是存在的。 力的大小可以用测力计（弹簧秤）来测量。在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。 力不但有大小，而且有方向。物体受到的重力是竖直向下的，物体在液体中受到的浮力是竖直向上的。力的方向不同，它的作用效果也不同。作用在运动物体上的力，如果方向与运动方向相同，将加快物体的运动；如果方向与运动方向相反，将阻碍物体的运动。可见，要把一个力完全表达出来，除了力的大小，还要指明力的方向，可以用力的示意图来表示它们。用一条有向线段把力的三要素准确的表达出来
力和力矩的测量
力和力矩的测量 力的定义：力是物体之间的相互作用。大小、方向、作用点是力的三要素。 牛顿第二定律表述：动量对时间的变化率。F dp /d t = 国际单位：牛顿，简称牛，符号是N 。211/N kg m s =? 力矩定义：位矢和力的叉乘。物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离。 力矩单位是牛顿2米（N 2m ） 对力的测量问题有两种基本方法：（1）直接比较（2）使用标准传感器进行间接比较 直接比较方法利用某种形式的梁式天平，并且使用零位平衡技术。 1 力的测量 1.1等臂天平（如图中分析天平，精度可达0.1mg ）或非等臂天平。 最简单的重量或力的测量系统。基于力矩比较原理工作的。由未知的重量或力产生的力矩，和一个已知量产生的力矩进行比较。 1.2摆式测力机构 如摆式秤。 输入量施加到负载杆上，使配重旋转向外移动。该移动使得配重作用力矩增加，直到负载力矩和摆秤力矩相等。 1.3 弹性传感器 很多力传感器系统利用某种机械弹性件或弹性件的组合，对弹性件施加载荷导致一种类似的变形，通常是线性的，然后对该变形直接观察并且用于力的测量，或者使用另一个传感器来将该位移转换成另一种形式的输出，通常是电的形式。 通常要对弹性件进行标定，如调整螺旋弹簧的有效圈数等。
1.4应变片测力计 与将总变形用于测量载荷不同的是，应变片测力计根据单位应变来测量负载。电阻型应变片非常适合于这一用途。若要测量的是大载荷，可以使用直接拉压型元件。如果是小载荷，则可通过弯曲来放大应变。 金属电阻应变片的原理：当金属丝或金属箔片被机械地拉长时，导体的长度将变长，截面将变小，因此其电阻发生变化。如果电阻元件长度紧密附着在发生这样应变的构件上，使得电阻元件也产生应变，那么测出的电阻变化可以根据应变来定标。 金属应变片的应变片因子F 在通常要求的应变范围内基本上是个常数，而由实验确定的应变片因子F 的值，对于一种给定的材料是相当一致的。 1R F R ε?=在实际应用中，F 和R 的值是由应变片制造商提供的，使用者要根据被测的输入量情况确定R ?
技校物理 第一章力和力矩试题
第一章力和力矩试题 一、填空：(每空2分，共54分) 1.重力是由于而产生的，它的方向。对于质量分布均匀的物体，重力的作用点可以为作用在物体的上。 2.摩擦力发生在的物体之间，它的方向与物体的方向或方向相反。滑动摩擦力可以用公式来计算；静摩擦力在未达到最大值时，它的数值随着外力的变化而。 3.两个物体间的作用力和反作用力总是大小，方向，作用在，这就是。 4.两个人分别用10N的力拉弹簧秤的两端，弹簧秤的读数为N。 5.物体在力的作用下，如果保持或，我们则称这个物体处于转动平衡状态。 6.通常规定，使物体向转动的力矩为正，使物体向转动的力矩为负。有固定转动轴的物体的平衡条件是。 7.重力为G的物体，放在倾角为θ的斜面上，重力G沿斜面的分力大小 为，垂直于斜面的分力大小为。 8.力偶只会使物体动。 9.两个共点力，大小分别是16N和12N，当两个力方向时，两个力的合力最大，最大值是N，当两个力方向时，两个力的合力最小，最小值是N。 10.两个力的合力最大值是10N，最小值是2N，这两个力的大小是 N和N。 二、选择：（每题3分，共30分） 1.关于重力的方向，下面说法正确的是( )。 A重力的方向一定垂直于接触面.B. 重力的方向一定平行于接触面 C. 重力的方向与接触面无关 D. 重力的方向一定与运动状态有关 2.下列各组力中，全部以力的作用效果命名的是（）。 A.重力、弹力、摩擦力 B.重力、阻力、动力 C.弹力、拉力、斥力 D.拉力、支持力、阻力 3. 关于摩擦力，下列说法正确的是（）。A.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反 B.滑动摩擦力的大小总是与物体的重力成正比 C.静摩擦力随着拉力的变化而变化，并有一个最大值 D.摩擦力一定是阻力 4.关于合力与分力，下列说法正确的是（）。 A.两个力的合力，至少大于一个分力 B. 两个力的合力，可能小于一个分力 C. 两个力的合力，不可能小于一个分力 D. 两个力的合力，一定大于两个分力 5. 5N和7N的两个力的合力不可能是（）。 A.3N B.2.5N C.10N D.13N 6.对一个方向向东、大小为4N的力沿一条直线分解。若其中一个分力（方向向西）的大小为2N,则另一个分力（方向向东）的大小为（）。 A. 1N B.2N C.4N D.6N 7.正在空中飞行的子弹（忽略空气阻力）所受到的力是（）。 A.重力 B.重力、火药爆炸产生的气体推力 C.重力、向前冲的力 D.以上说法都不正确 8.下列说法正确的是（）。 A.地球吸引物体的力大于物体吸引地球的力 B.作用力与反作用力是性质相同的力 C.以卵击石，石头没损伤而鸡蛋破了，这是因为鸡蛋对石头的力小于石头对鸡蛋的力 D.跳高运动员跳高时，地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力 9.木块沿着斜面匀速下滑，木块所受的力为（）。 A.重力、支持力 B.重力、下滑力、支持力 C.重力、摩擦力 D.重力、支持力、摩擦力 10.下列关于力矩的说法正确的是（）。 A.力矩的大小等于力与物体转动半径的乘积 B. 力矩的大小等于力的作用点到转动轴之间距离的乘积 C. 力矩的大小等于力与物体重心之间距离的乘积 D. 力矩的大小等于力与转动轴到力的作用线的距离的乘积
第1章力和约束习题解答0808014
第一章 力和约束 本章要点： 一、 三个概念：力、力矩和力偶 1 力： 力的定义、力的三要素、集中力、分布力； 力的投影：直接投影法和二次投影法；力在平行轴上的投影都相等； 力的合成：平行四边形法则、三角形法则、多边形法则； 合力投影定理 2 力矩：力对点之矩的定义、力对点之矩的三要素、对点的合力矩定理； 力对轴之矩的定义、力对轴之矩和对点之矩的关系、对轴的合力矩定理； 3 力偶：力偶的定义、力偶的三要素、力偶的等效条件； 力偶系的合力偶等于分力偶的矢量和. 二、五种约束 柔索约束、光滑面约束、光滑铰链约束、辊轴约束、固定端约束. 约束力的方向总是与约束所能阻碍的运动方向相反.，大小未知. 三、受力分析与受力图 解题要领： 1 用合力投影定理计算汇交力系的合力； 2 用合力矩定理计算力对点（轴）的力矩，也可以用力对轴之矩和对点之矩的关系计算力 对轴之矩。 3 画受力图先明确研究对象，取分离体，画出主动力后再根据约束的性质画出约束力，注 意二力杆和三力平衡汇交定理的应用。不能凭主观想象画约束力。画出的都是外力，内力不画。 第一章力和约束 习题解答 1-1 求图示空间汇交力系的合力。已知N 1001=F ，N 2002=F ，N 3003=F ， N 4004=F ,方向如图示。如果仅改变力4F 的方向，能否使此力系成为平衡力系？为什么？ 解：按合力投影定理计算合力在z y x ,,轴上的投影： ); N (1.11130sin cos sin cos 2422211=-+= F F F F Rx ?γ? ); N (1.60130cos 30sin sin sin 43222=++= F F F F Ry ?γ