什麼是轉動剛度?
轉動剛度(又稱扭轉剛度或角剛度)用來衡量結構構件、軸、接頭或彈簧抵抗扭轉的能力,定義為施加力矩(扭矩)與其所產生角位移的比值。剛度越高,代表構件在相同扭矩下幾乎不會轉動;剛度越低,則表示容易被扭轉。其標準單位為牛頓‧米/弧度(N·m/rad)。
如何使用本計算器
請以牛頓‧米輸入施加扭矩 T,再以弧度輸入產生的角度變形 θ。計算器會將扭矩除以變形量,得出轉動剛度。若您的角度單位是度,請先換算成弧度,方法是乘以 π/180(約 0.01745)。
公式說明
核心方程式為 k = ((T) ÷ (θ)) 其中:
• k = 轉動剛度(N·m/rad)
• T = 施加扭矩或力矩(N·m)
• θ = 角度變形(弧度)
這正是線性彈簧剛度(k = ((F) ÷ (x)))在旋轉情境下的對應關係。在彈性範圍內,扭矩與轉角成正比,因此剛度為定值。
範例演算
假設某根軸承受 100 N·m 的扭矩,並產生 0.05 弧度的扭轉,則
k = ((100) ÷ (0.05)) = 2000 \ N·m/rad
也就是說,這根軸每轉動一弧度需要 2000 N·m 的扭矩,屬於相當剛硬的構件。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。
常見問題 (FAQ)
應該使用哪些單位?
扭矩請用牛頓‧米、角度請用弧度,所得剛度才會是 \(\text{N}\cdot\text{m}/\text{rad}\)。
我的角度是度,該怎麼辦?
請換算成弧度:\(\text{弧度} = \text{度} \times \frac{\pi}{180}\)。例如 \(2.86^\circ \approx 0.05 \ \text{rad}\)。
這個公式適用於彈簧和樑嗎?
適用。任何在彈性範圍內具備線性「力矩—轉角」關係的構件,都可以用此剛度來描述。