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1、传动比与车速以及扭矩的关系作者 :日期：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 ，
2、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 / 5 0, 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 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
3、 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 * 驱 动 轮 半 径 /1 00 。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
4、同之 外，其 余都 一样 ，其中驱 动轮半 径均 为0. m 。 两车 的扭 矩曲线 如下 :图 :A 车 的 扭 矩 曲 线 ,60 0 转 断 油 ， 峰 值 扭 矩 与 峰 值 功 率 均 在 300 转 处 出 现 。峰 值 扭 矩 值 为 3 0 牛 米 ， 峰 值 功 率 为 9 K 图 :B 车的扭 矩 曲线 ， 000 转断油 ，峰 值扭 矩覆 盖整 个转 速范围，为 1 牛 米； 峰值 功率 在 000 转处出 现 ,为 9 Kw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 、 0 、 5 、2.5 （
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 * 0 2 * 驱动 轮半 径 / 00 ,再代入 驱动轮 转速 =发动 机转 速 / 总传动 比， 可以 得到 车速 =( 000/30)*6 *2 * . 1000, 约为 56 / 。 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 挡的 话 ,车 速岂 不是 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
6、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,
7、驱动 力大 时驱 动轮 打滑更 是家 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 50 m/ ,车可 能就 只有 40Km/ 。但 在高 挡位时 ， B 车的仅 仅 50 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 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
8、高挡 位的 极速会 比 B 车快。所以 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 。(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
9、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 20 Km 。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 、车速和扭 矩的 概念 与关 系应该 有了一 个大
10、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 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
11、 率 ， Uama 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
12、，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 速能 力 ,追求低 油耗 。燃油 经济 性看 似就 在挂入 高挡 位
13、这 r 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 、 、 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。
14、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 、 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。