力矩密度

力矩密度是量测一机械元件产生力矩或是传递力矩的能力,是力矩量值除以体积而得。

力矩密度是系统性质,和其中每一个元件的设计以及互连有关。

力矩量值不会为负值,体积是只在三维空间才存在的物理量,不会有负值。力矩密度是力矩量值除以体积, 因此也不会为负值。

例子和应用

在磁变速器风力发动机动力总成中,会用力矩密度来比较机器能量转换效率。2024年可以达到的最高值是每一级150 千牛顿-米每立方米[1]

力矩密度常用在机械设计的概念评估阶段,特别是动力总成的设计时。一般来说,力矩密度是评估一个概念是否成功的要素之一。例如轧制滚轮动力总成若要升级,体积会限定在现有的尺寸。若要更换现有的元件,有许多不同种类的元件。在选择元件时,力矩密度是考量因素之一,其他考量因素有成本、维护便利、安装时间、运行成本以及潜在的失效模式。

单位

国际单位制中,力矩密度表示为焦耳每立方米,或牛顿-每立方米[1]

力矩密度的量纲和帕斯卡相等,不过帕斯卡不会用来量度力矩密度。

较小的力矩密度会用牛顿-毫米每立方毫米表示。

美制单位中,力矩密度表示为英尺磅每立方英尺,英寸-磅力每英寸立寸。

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参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 Rahimpour, Mohammad Reza. Encyclopedia of Renewable Energy, Sustainability and the Environment. Elsevier. August 9, 2024: 609 [November 25, 2024]. ISBN 9780323939416.