
【化】 input torque
import; input; introduce
【計】 CI; enter; entering; in-fan; input; inputting; load line; typing-in
【化】 input
【醫】 importation; infusion; intromission
【經】 import
torsion
【化】 moment of rotation; torque
【醫】 torque
在機械工程與電機控制領域,輸入轉矩(Input Torque) 指驅動系統(如電機、發動機)向傳動機構或負載傳遞的初始旋轉力矩,是系統能量轉換的起點。其英文術語為"Input Torque" 或"Drive Torque"。以下從專業角度分層解析:
輸入轉矩是作用在傳動系統輸入軸上的扭矩,表征驅動源克服負載阻力、啟動旋轉運動的能力。計算公式為:
$$
T{in} = F times r times costheta
$$
其中 ( F ) 為切向力,( r ) 為力臂半徑,( θ ) 為力與杠杆夾角(通常垂直時 ( costheta = 1 ))。在電機系統中,輸入轉矩與電磁力直接相關,滿足:
$$
T{in} = frac{P{in}}{omega}
$$
( P{in} ) 為輸入功率,( omega ) 為角速度(來源:國際電工委員會 IEC 60034-1 旋轉電機标準)。
電機選型依據
輸入轉矩需大于負載的靜态摩擦轉矩與慣性轉矩之和,否則無法啟動設備。例如工業機器人關節電機需根據關節最大負載轉矩的 1.5-2 倍選擇輸入轉矩裕量(來源:美國機械工程師協會 ASME Journal of Dynamic Systems)。
傳動效率優化
實際輸出轉矩 ( T{out} = T{in} times eta )(( eta ) 為傳動效率)。齒輪箱、皮帶傳動等環節的機械損耗會導緻輸出轉矩衰減,需通過潤滑、材料升級降低損耗(來源:德國工程師協會 VDI 2230 螺栓連接設計指南)。
輸入轉矩與輸出轉矩的關系由傳動比 ( i ) 和效率 ( eta ) 決定:
$$
T{out} = T{in} times i times eta
$$
例如汽車變速箱中,低檔位增大傳動比,使輸出轉矩提升以滿足爬坡需求(來源:SAE International 标準 J1549)。
依據 ISO 1940-1 旋轉機械平衡标準,輸入轉矩需通過扭矩傳感器(如應變片式、磁彈性式)直接測量,而非通過功率推算,以避免機械損耗誤差。典型測試設備包括 HBM T40 扭矩法蘭(來源:國際标準化組織 ISO 6798 聲學-機械振動測量)。
權威參考文獻
輸入轉矩是機械工程中描述動力源(如電機、發動機等)傳遞給傳動系統或工作機構的旋轉力矩,其核心定義和特點如下:
輸入轉矩指動力源輸出的旋轉力矩,數學表達式為: $$ tau = r times F $$ 其中,$tau$為轉矩,$r$為力臂長度(作用點到旋轉軸的距離),$F$為作用力。單位為牛頓·米(N·m),與扭矩(torque)概念相通,均表示扭轉效應。
若電機輸出50N·m的輸入轉矩,通過1米長的力臂作用,則施加的力為50N($tau = r cdot F$)。
如需進一步了解具體機械系統的轉矩計算案例,可參考、5、7的工程分析。
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