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1、传 动 比 与 车 速 以 及 扭 矩 的 关 系首先，要尝试辨析这个话题，必须要对传动比、功率、扭矩、车速、转速有 个概念才行（下面阐述的理论和推导过程均隐含了忽略阻力和机械效率为1这个 理想状态条件，所用 单位为国际单位）。传动 比定义为主动轮转速与从动轮转速 之比。在汽车上，总传动比等于发动机转速/驱动轮转速，也等于驱动轮扭矩/发 动机扭矩，更等于变速箱传动比*主减速器传动比（俗称终传比）。功率，单位 时间的做功值。汽车 发动机功率等于发动机扭矩*发动机转速/9550，根据上 述传 动比的变换，亦可以等于驱动轮扭矩*驱动轮的转速。扭矩，物理学解说为力矩， 等于力*力臂（由于力与加速度成正
2、比，所以扭矩与角加速度成正比），是一个 衡量物体转动角加速度大小的参数。车速，即是汽车的行驶速度。转速分两种， 一为发动机转速，二为驱动轮转速。两者 之商为总传动比，前提是驱动轮在附着 良好的路面上行驶，无打 滑或抱死现象。驱动 轮转速与车速的换算关系为：车速 =驱动轮转速*60*2 n*驱动轮 半径/1000。相信不少读者都会被那些烦躁的公式搞到头晕，不用急，理解的过程又怎能 缺少例子呢？下面小编就编个例子让大家试着了解。话说有A、B两辆车，除了 发动机参数不同之外，其余都一样，其中驱动轮半径均为0.5m。两车的扭矩曲 线如下： 图：A车的扭矩曲线，6000转断油，峰值扭矩与峰值功率均在30
3、00转处出现峰值扭矩值为300牛米，峰值功率为90 Kw图:B车的扭矩曲线，6000转断油，峰值扭矩覆盖整个转速范围，为150牛米；峰值功率在6000转处出现，为90Kw图：两车变速箱和终传比参数由上图可以看出两车各挡 位的总传动比分别为20、15、10、5、2.5 (in*i 终)，车速方面在绝对理想的情况下，以一挡为例：根据公式车速=驱动轮转速 *60*2 n*驱动轮半径/1000，再代入驱动轮转速=发动机转速/总传动比，可以得 到车速=(6000/30) *60*2 n*0.5/1000 ，约为56Km/h 。其他挡位的车速可以此类推，细心的读者心算一下忽然会发现如果挂5挡的话，车速岂不
4、是要达到 400Km/h ，这是一部布加迪威龙吗？小编可以告诉你们，绝对不是！这只是两部 普通得不能再普通的车子，另外读者们有没有发现如果这样计算的话，这两 部车 子在各挡位的车速是完全相同的，根本 就不关发动机的事，这符合事实规律吗？ 且慢，一定 有什么地方疏忽了。没错，小编在前面曾提及过一个非常重要的字眼 “绝对理想的情况”，即是忽略外界所有的阻力，机械效率为1即动力传递 过程无损耗及驱动轮无打滑现象。在这 种前提下，只要 发动机断油前还有扭矩车 速就不会下降。实际 却并非如此，正 常情况下外界的主要阻力有空气阻力、滚动 阻力和加速阻力，而机械效率永远只可能小于1，驱动力大时驱动轮打滑更是
5、家 常便饭。由于B车峰值扭矩覆盖全转速范围，一挡的总传动比较大，车速较小， 外界阻力也很小的原因，所以挂一挡B车的极速较为之接近理想极速，可能有 50Km/h ，A车可能就只有40Km/h 。但在高挡位时，B车的仅仅150牛米的转 矩显然小了，因为外界的滚动阻力与车速成正比，空气阻力与车速成二次方比， B车的扭矩劣势尽露无遗，可能5挡传动比提供的扭矩已经不可克服外界阻力了； 相反A车的峰值扭矩比B车大一倍，在高挡位的极速会比B车快。所以A车的 优势在于高挡位极速；B车的优势在于低挡位提速快，在低挡换挡不需要担心动 力问题，在城市交通中油耗极好。如果扭矩再大或者配合适当的车重，B车就相 对完美了
6、。（顺便提一句，B车用发动机的扭矩曲线表现是内燃机工程师毕生追求的目标）至此，小编为各位读者总结出一个规律：传动比越大（挡位越低）， 车速越小，扭矩越大。在低挡位下，汽车的极速与理论极速相差不大，因为 此时 的阻力不大，机械效率较高；高挡位下，汽车的极速与理论极速相差极远，因为 阻力成平方的趋势 递增，机械效率 降低，可能400Km/h 的理 想极速只剩下不到 200Km/h。图：正 常发动机的扭矩曲线图，峰值 扭矩一般比峰值功率的转数早出现，极速 在 峰值功率的转数下发出，如果 路面附着良好或者扭矩再大的话，可以在比峰值功 率转数更高的转数发出，不一而论说了那么多，相信读者们对传动比、车速和
7、扭矩的概念与关系应该有了 一个 大概的了解。是不 是觉得用理论一步步剖析汽车的原理很有趣呢？下面还有更有 趣的东东。图：作为 汽车工科毕业生课程里面最重要的一张图一一汽 车功率平衡图。图中横坐标是速度，纵坐标代表功率。红线 为每挡位的功率变化曲线，旁边的罗马数字代表该个挡位，绿线为阻力功率曲线，后 备功率数值上为红线对应纵坐标减去绿线对应纵坐标所得，可以理解为汽车能够发出的净功率，Uamax就是发出功率与阻力功率交点位置对应速度，即是车子极速这幅图可以表达出例子里的东西，每个挡位都可以达到峰值功率，但挡位高 对应的速度范围宽。而阻力曲线随着速度的增加变得越来越陡，说明在高速行驶 时，汽车主要克
8、服的阻力是空气阻力。还有一点是上述例子所没有提及到的：燃 油经济性。很明 显，挡位 越高，对应 的后备功率就越小。我们 可以设想一下，如 果在非加速爬坡状态下全油门加速，后备功率越大说明浪费的功率越多，因为后 备功率在不必要加速爬坡的时候对克服阻力没有起到任何帮助，这样的发动机燃 油经济性自然不佳。一些出租车司机开车后会尽快把挡位升到高挡，以获得较佳 的油 耗就是这个道理。一般 来说，货 车、四驱 车或 者跑车的发动机功率 平衡图就 是这个样子，他 们不追求低油耗，反 而大后备功率对爬坡、突加速等工况有很大 帮助；经济型小车的功率平衡图功率曲线就会很靠近阻力功率曲线，牺牲掉一部 分爬坡和突加速
9、能力，追求低油耗。燃油经济性看似就在挂入高挡位这part解决了，那究竟在什么时候换挡有没 有一个合适的说法呢？答案是肯定的。图：汽车 换挡时刻选择图，横坐标是车速，纵坐标是汽车驱动力，红线 是阻力线路走势，黄线由高到低分别是1、2、3、4挡的驱动力曲线我们都知道换挡顿挫的现象，一方面可能是因为变速箱设计问题，另一方面 则要归咎于驾驶员的换挡时刻。在驾驶菜鸟身上最常见，因为他们往往在不合适 的换挡时刻换挡，导致驱动力下降过大发生顿挫。如果要讲求竞技，一般 是全油 门开度，然后选择在两个挡位驱动力最接近的时刻换挡。例如，i、j、k位置就 是两个挡位驱动力相差最小的换挡时刻。在这几个点换挡，换落下一个挡位恰好 处于峰值扭矩的位置，这样就可以最大限度地利用驱动力换入高挡。如果是讲求 油耗低的话，与 竞技换挡有少少不同之处：低油 耗时换挡要提早一些，在 该挡位 的峰值扭矩附近就应该换落下一挡，这样 虽然不一定可以在“降档掉转”时处 在 下一挡位的峰值扭矩位置，但讲究的是尽可能快地换入高挡位以中低速行走。（可 能不同车主的换挡习惯有所不同，小编只是根据理论来解释）另外，注重 油耗的换挡方法一般是小油门开度，稳定 在中低转速就可以了。竞技的换挡方法则是全油门开度，速度越快越好。