扭杆

扭杆是一种在汽车领域有着重要应用的部件。

在汽车悬架系统中扭杆弹簧起着关键作用。

它由弹簧钢制成表面经过多层处理如涂环氧树脂、包玻璃纤维布等以防止碰撞、刮伤和腐蚀延长使用寿命。

扭杆弹簧的工作原理就像拧橡皮棒通过扭转产生弹力。一端固定在车架或车身另一端连接悬架摆臂和车轮。当车轮跳动摆臂使扭杆扭转变形储存能量发挥弹性元件作用。

其断面通常为圆形、管形或矩形也有采用多层扭片组合断面来增加柔软度。扭杆弹簧的优点在于结构简单、占用空间小适合小型汽车。但缺点是刚度受长度限制不够柔软影响乘坐舒适性。

在德国坦克设计中扭杆悬架也被应用。II 号坦克 D 型和 E 型就采用了扭杆悬架其研制过程并非一帆风顺。先是进行了多次底盘设计和悬架改进尝试包括对发动机、变速箱位置的调整等。后来还因为各种问题进行了新的设计和改造。

这些坦克在战场上的表现也各有不同。比如II 号坦克 D 型被用于特殊部队在波兰战役中有使用但因使用频率低未出现损失。而 II 号坦克 E 型命运更加惨淡未按最初计划完成组装。此外还基于 II 号坦克 D 型和 E 型底盘开发了喷火坦克如 II 号坦克 F 型它配备了火焰喷射器和特殊的炮塔等装备但在生产和使用过程中也遇到了一些问题。

扭矩是指使物体围绕转动轴转动的趋向它等于力矢量和位移向量的乘积。

扭矩的概念源于阿基米德的杠杆平衡定律1687 年伐里农阐明了力矩概念1725 年瓦里翁引入“力偶”概念。

扭矩本质上是矢量计算时要确定方向方向垂直于轴的半径和力。

扭矩按时间历程可分为稳态扭矩和动态扭矩稳态扭矩包括静止扭矩、恒定扭矩、缓变扭矩及脉动扭矩动态扭矩包括振动扭矩、过渡扭矩及随机扭矩。

扭矩的计量单位是牛顿·米特大扭矩用千牛·米特小扭矩用克力·厘米。

计算扭矩需先引入外力偶矩通过截面法确定传动轴上任意截面上的扭矩。

测量扭矩的方法有传递法、平衡力法和能量转换法传递法根据弹性轴物理参数变化测量平衡力法用平衡扭矩去平衡被测扭矩能量转换法根据能量守恒定律间接测量。

扭矩有多种相关概念如力偶、力臂、力偶矩、净力与净力矩等。

力偶是大小相等、方向相反作用线平行但不重合的两个力力臂是力的作用线至转轴或定点间的垂直距离力偶矩与力偶两力及两力间的垂直距离有关净力和净力矩是数学概念不能直接测量。

扭矩与角动量有关物体上的净扭矩决定了物体角动量的变化率。

在静态平衡中物体要达到静态平衡必须满足垂直力、水平力和扭矩之和都为零。

扭矩在发动机、电动机、种植牙手术、螺栓拧紧等方面都有重要应用。

在发动机中扭矩大小取决于混合气多少、点火时刻等在电动机中有额定扭矩、起动扭矩、停止扭矩等。

在种植牙手术中扭矩用于测量和调整种植体的植入深度和方向。

在螺栓拧紧中有动态扭矩和静态扭矩且不同连接状态和操作会影响扭矩衰减拧紧的控制手段有扭矩控制法、扭矩+角度控制法、屈服点控制法。