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直线运动中力矩和力矩的区别是什么?

经过丹妮尔柯林斯|2021年5月3日

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在线性运动中,我们经常处理的应用涉及力施加在一个距离线性导轨-称为悬臂,或力矩,负载。在这些情况下,我们关心的是导轨的力矩载荷能力,或其抵抗旋转的能力。但我们也要处理组件应该当一个力施加在一定距离时旋转,例如滚珠丝杠轴从电机传递扭矩来驱动负载。在这些情况下,我们关心的是该部件能够传递的扭矩的大小。

直线导轨上的力矩和轴上的力矩都是由施加在一定距离上的力引起的,它们的单位都是牛顿-米(Nm)或磅-英尺(磅-英尺)。那么作用在直线导轨上的力矩和作用在螺旋轴上的力矩有什么区别呢?


力矩和转矩的主要区别可以通过研究物体的反作用得到。当扭矩施加到轴上时,轴旋转。但当力矩载荷作用于直线导轨时,导轨保持静止(除非力矩超过导轨)额定力矩的能力,在这种情况下,引导件可以变形或开始旋转)。

工程条款
扭矩产生绕轴或枢轴点的旋转。

换句话说,扭矩引起物体角动量的变化,从而产生旋转。另一方面,力矩不会产生角动量的变化。施加力矩的物体保持静止,物体内部和支撑部件产生的反作用力阻止物体旋转。

角动量方程

L =角动量(kgm2/ s)

I =惯性(kgm2)

ω=角速度(rad / s)

例如,将负载应用于最终支持的负载悬臂梁会对光束产生反作用力和弯曲力矩,但不会改变它的角动量,因此,不会导致光束旋转。

悬臂梁反应力
施加到悬臂梁的力(f)导致反作用力(R)和一瞬间(m),但不会导致光束旋转。

扭矩有时被称为力矩,因为以相同的方式使施加的力使物体线性移动地移动,所施加的扭矩将导致物体围绕轴或枢转点旋转。扭矩是一种时刻,但并非所有时刻都是扭矩。


因为力矩力是静态的——它们不会导致运动——它们可以分解为抵消施加力矩的反作用力。

力矩载荷分解为力量
在这个双轨,四轴承系统的力矩载荷分解成径向和横向载荷在每个轴承。
图片来源:THK

通过将施加的力乘以时刻臂乘以施加的力,施加到轴的扭矩量,​​这是枢轴(或旋转轴)和力之间的垂直距离。

基本扭矩方程

t =扭矩(nm)

f =力(n)

D =力臂m

转矩
图像信用:physicstutorials.org

如果施加的力垂直于枢轴点或旋转轴,则必须考虑力的角度以找到时刻臂的长度:

基本扭矩力矩臂方程

转矩
图像信用:physicstutorials.org

从技术上讲,正确的扭矩的符号是希腊字母tau,“τ。”然而,Tau(τ)也用于表示剪切应力,所以用字母“T”表示扭矩可以避免一些计算中的混淆。


了下:线性运动技巧


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