1、傳動比與車速以及扭矩的關(guān)系作者 :日期：傳動比與車速以及扭矩的關(guān)系首 先 ,要 嘗 試 辨 析 這 個 話 題 ,必 須 要 對 傳 動 比 、功 率 、 扭矩 、車 速 、轉(zhuǎn) 速有 個概 念才 行（ 下 面 闡 述 的 理 論 和 推 導(dǎo) 過 程 均 隱 含 了 忽 略 阻 力 和 機(jī) 械效 率 為 1 這 個 理想 狀 態(tài) 條 件 ,所 用 單 位 為 國 際 單 位 ) 。 傳 動 比 定 義 為 主 動 輪 轉(zhuǎn) 速 與 從 動 輪 轉(zhuǎn) 速 之比 。在 汽 車 上 ，總 傳 動 比 等 于發(fā) 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 / 驅(qū) 動 輪 轉(zhuǎn) 速 ,也 等 于 驅(qū) 動 輪 扭 矩 發(fā) 動機(jī) 扭 矩 ，

2、更 等 于 變速 箱 傳 動 比 * 主 減 速 器 傳 動 比 (俗 稱 終傳比 ) 。 功 率 , 單 位 時 間的 做 功 值 。 汽 車 發(fā) 動 機(jī) 功 率 等 于 發(fā) 動 機(jī) 扭 矩 * 發(fā) 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 / 5 0, 根 據(jù) 上 述 傳 動比 的 變 換 ,亦 可 以 等 于 驅(qū) 動 輪 扭 矩 * 驅(qū) 動 輪 的 轉(zhuǎn) 速 。扭 矩 ，物 理 學(xué) 解 說 為 力 矩 ，等于 力 * 力 臂 ( 由 于 力 與 加 速 度 成 正 比 ， 所 以 扭 矩 與 角 加 速 度 成 正 比 ), 是 一 個 衡 量 物體 轉(zhuǎn) 動 角 加 速 度 大 小 的 參 數(shù) 。 車 速 ,即 是

3、 汽 車 的 行 駛 速 度 。 轉(zhuǎn) 速 分 兩 種 ,一 為 發(fā) 動機(jī) 轉(zhuǎn)速 ，二 為 驅(qū) 動 輪 轉(zhuǎn) 速 。兩 者 之 商 為 總 傳 動比 ，前 提 是 驅(qū) 動 輪 在 附 著 良 好 的 路面 上 行 駛 ,無 打 滑 或 抱 死 現(xiàn) 象 。驅(qū) 動 輪 轉(zhuǎn) 速 與 車 速 的 換 算 關(guān) 系 為 ：車 速 = 驅(qū) 動 輪 轉(zhuǎn)速 *60*2 * 驅(qū) 動 輪 半 徑 /1 00 。相信 不少 讀者 都會 被那些 煩躁 的公 式搞 到頭暈 ,不用 急，理解 的過程又怎 能缺 少例 子呢 ？ 下面 小編 就編 個例 子讓大 家試 著了 解。 話說有 A 、B 兩輛 車 ,除了發(fā)動 機(jī)參 數(shù)不

4、同之 外，其 余都 一樣 ，其中驅(qū) 動輪半 徑均 為0. m 。 兩車 的扭 矩曲線 如下 :圖 :A 車 的 扭 矩 曲 線 ,60 0 轉(zhuǎn) 斷 油 ， 峰 值 扭 矩 與 峰 值 功 率 均 在 300 轉(zhuǎn) 處 出 現(xiàn) 。峰 值 扭 矩 值 為 3 0 牛 米 ， 峰 值 功 率 為 9 K 圖 :B 車的扭 矩 曲線 ， 000 轉(zhuǎn)斷油 ，峰 值扭 矩覆 蓋整 個轉(zhuǎn) 速范圍，為 1 牛 米； 峰值 功率 在 000 轉(zhuǎn)處出 現(xiàn) ,為 9 Kw圖 :兩 車 變 速 箱 和 終 傳 比 參 數(shù)由上 圖可 以看 出兩 車各擋 位的 總傳 動比 分別為20 、 15 、 0 、 5 、2.5 （

5、 in i 終）， 車速方 面在 絕對 理想 的情況 下 ,以 一擋 為例 :根據(jù) 公式車速 = 驅(qū)動 輪轉(zhuǎn) 速 * 0 2 * 驅(qū)動 輪半 徑 / 00 ,再代入 驅(qū)動輪 轉(zhuǎn)速 =發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn) 速 / 總傳動 比， 可以 得到 車速 =( 000/30)*6 *2 * . 1000, 約為 56 / 。 其他 擋位 的車 速可以 此類 推， 細(xì)心 的讀者 心算一下 忽然 會發(fā) 現(xiàn)如 果 掛 擋的 話 ,車 速豈 不是 要達(dá) 到 400Km/h，這 是一部布 加迪 威龍 嗎？ 小 編可 以告 訴你 們， 絕對不 是 ! 這只 是兩 部普通 得不能再 普通 的車 子 ,另外讀 者們 有沒 有發(fā) 現(xiàn)

6、如果 這樣 計算 的話 ，這兩 部車子在 各擋 位的 車速 是 完全 相同 的 ,根 本就 不關(guān) 發(fā)動 機(jī)的 事， 這符合 事實規(guī)律 嗎？ 且慢 ，一 定 有什 么地 方疏 忽了 。 沒錯 ,小編 在前 面曾 提及 過一個非 常重 要的 字眼 “絕 對理 想的情 況 ”，即是 忽略 外界 所有的 阻力，機(jī)械 效率 為 1 即 動力 傳遞 過程 無損 耗及 驅(qū)動輪 無打 滑現(xiàn) 象。在這種 前提下 ,只要發(fā) 動機(jī) 斷油 前還 有扭 矩車 速就 不會下 降。 實際 卻并 非如此 ，正常情 況下 外界 的主 要 阻力 有空 氣阻 力、滾 動阻 力和 加速 阻力，而機(jī) 械效率永 遠(yuǎn)只 可能 小于 1,

7、驅(qū)動 力大 時驅(qū) 動輪 打滑更 是家 常便 飯。由于 B 車峰值扭 矩覆 蓋全 轉(zhuǎn)速 范 圍 ,一 擋的 總傳 動比 較大 ，車 速較 小 ,外 界阻 力也 很小的 原因 , 所以 掛一 擋 B 車的極 速較 為之接 近理 想極 速，可能有 50 m/ ,車可 能就 只有 40Km/ 。但 在高 擋位時 ， B 車的僅 僅 50 牛米的轉(zhuǎn)矩 顯然 小了 ，因 為 外界 的滾 動阻 力與 車速成 正比 ,空氣 阻力 與車 速成二次 方比 ，B 車的 扭 矩劣 勢盡 露無 遺 , 可能 擋傳 動比 提供 的扭矩 已經(jīng) 不可克 服外 界阻 力了 ； 相反 A 車的峰 值扭 矩比 B 車大 一倍 ,在

8、高擋 位的 極速會 比 B 車快。所以 車 的優(yōu) 勢在 于高 擋位極 速； B 車的 優(yōu)勢 在于 低擋位提 速快 ，在 低擋 換 擋不 需要 擔(dān)心 動力 問題 , 在城市 交通 中油 耗極 好。如果 扭矩 再大 或者 配 合適 當(dāng)?shù)?車重 ,B 車 就相 對完 美了 。(順便提 一句 ，B車用 發(fā)動 機(jī)的 扭矩 曲 線表 現(xiàn)是 內(nèi)燃 機(jī)工 程師畢 生追 求的 目標(biāo)）至此，小編為 各位 讀者 總結(jié) 出 一個 規(guī)律 ：傳 動比 越大（ 擋位 越低 ), 車速 越小 ，扭矩越 大。 在低 擋位 下 ，汽 車的 極速 與理 論極速 相差 不大 ,因為 此時 的阻力不 大 ,機(jī)械效 率較 高 ;高擋位

9、下，汽車的極 速與 理論 極速 相 差極 遠(yuǎn) ,因為阻力 成平 方的 趨勢 遞 增 ,機(jī) 械效 率降 低 , 可能 400Km h 的理 想極 速只 剩下不 到 20 Km 。圖 :正 常 發(fā) 動 機(jī) 的 扭 矩 曲 線 圖 ， 峰 值 扭 矩 一 般 比 峰 值 功 率 的 轉(zhuǎn) 數(shù) 早 出 現(xiàn) ， 極 速 在峰 值 功 率 的 轉(zhuǎn) 數(shù) 下 發(fā) 出 ， 如 果 路 面 附 著 良 好 或 者 扭 矩 再 大 的 話 ,可 以 在 比 峰 值 功率 轉(zhuǎn) 數(shù) 更 高 的 轉(zhuǎn) 數(shù) 發(fā) 出 ,不 一 而 論說了 那么 多 ,相信讀 者們 對傳 動比 、車速和扭 矩的 概念 與關(guān) 系應(yīng)該 有了一 個大

10、概的 了解 。 是不 是覺 得用 理論 一步步 剖析 汽車 的原 理很有 趣呢？ 下面 還有 更有 趣 的東 東。圖 :作 為 汽 車 工 科 畢 業(yè) 生 課 程 里 面 最 重 要 的 一 張 圖 汽 車 功 率 平 衡 圖 。 圖 中 橫坐 標(biāo) 是 速 度 ,縱 坐 標(biāo) 代 表 功 率 。 紅 線 為 每 擋 位 的 功 率 變 化 曲 線 ,旁 邊 的 羅 馬 數(shù) 字 代表 該 個 擋 位 ,綠 線 為 阻 力 功 率 曲 線 ， 后 備 功 率 數(shù) 值 上 為 紅 線 對 應(yīng) 縱 坐 標(biāo) 減 去 綠 線對 應(yīng) 縱 坐 標(biāo) 所 得 ，可 以 理 解 為 汽 車 能 夠 發(fā) 出 的 凈 功

11、 率 ， Uama 就 是 發(fā) 出 功 率 與阻 力 功 率 交 點 位 置 對 應(yīng) 速 度 ,即 是 車 子 極 速這幅 圖可 以表 達(dá)出 例子里 的東 西 ,每個擋 位都 可以 達(dá)到 峰值 功率 ,但擋位 高對 應(yīng)的 速度 范 圍寬 。而 阻力 曲線 隨著速 度的 增加 變得 越來越 陡，說明 在高 速行 駛時，汽車主要 克服 的阻 力是空 氣阻 力。還 有一 點是 上述例子 所沒 有提 及到 的 :燃油 經(jīng)濟(jì) 性。 很明 顯， 擋位 越高 ,對應(yīng) 的后 備功 率就越 小。我們 可以 設(shè)想一 下，如果 在非 加 速爬 坡狀 態(tài)下 全油 門加速 ，后備功 率越 大說 明浪 費 的功 率越 多

12、，因為 后備功 率在 不必 要加 速爬坡 的時候?qū)?克服 阻力 沒有 起 到任 何幫 助 ,這 樣的 發(fā)動 機(jī)燃 油經(jīng) 濟(jì)性 自然不 佳。一些 出租 車司 機(jī)開 車 后會 盡快 把擋 位升 到高擋 ，以獲得 較佳 的油耗 就是這個 道理 。一 般來 說 ,貨車 、四 驅(qū)車 或者跑車 的發(fā) 動機(jī) 功率 平衡圖 就是這個 樣子 ，他 們不 追求低 油耗 ，反 而大 后 備功 率對 爬坡 、突 加速等 工況有很 大幫 助 ;經(jīng)濟(jì)型 小車 的功 率平 衡圖 功率曲 線就 會很 靠近 阻力功 率曲線， 犧牲 掉一 部分 爬 坡和 突加 速能 力 ,追求低 油耗 。燃油 經(jīng)濟(jì) 性看 似就 在掛入 高擋 位

13、這 r 解 決了 ,那究 竟在 什么 時候換 擋有 沒有 一個 合 適的 說法 呢？ 答案 是肯定 的。圖 :汽 車 換 擋 時 刻 選 擇 圖 ,橫 坐 標(biāo) 是 車 速 ，縱 坐 標(biāo) 是 汽 車 驅(qū) 動 力 ,紅 線 是 阻 力 線 路 走勢 ， 黃 線 由 高 到 低 分 別 是 1 、 、 3 、 4 擋 的 驅(qū) 動 力 曲 線我們 都知 道換 擋頓 挫的現(xiàn) 象 ,一方面 可能 是因 為變 速箱 設(shè)計 問題 ,另一方 面則 要歸 咎于 駕駛員 的換 擋時 刻。 在駕駛 菜鳥 身上 最常 見 ,因為 他們往 往在 不合 適的 換 擋時 刻換 擋 ,導(dǎo) 致驅(qū) 動力 下降 過大 發(fā)生 頓挫。 如果要講 求競 技 ,一般是 全油 門開 度， 然后 選擇在 兩個 擋位 驅(qū)動 力最接 近的時刻 換擋 。例 如， i 、 k 位置就 是兩 個擋位 驅(qū)動 力相 差最 小的換 擋時刻。 在這 幾個 點換 擋 ，換 落下 一個 擋位 恰好處 于峰 值扭 矩的 位置 ,這樣就可 以最 大限 度地 利 用驅(qū) 動力 換入 高擋 。 如果 是講 求油 耗低 的話 ,與競技換 擋有 少少 不同 之 處： 低油 耗時 換擋 要提早 一些 ,在該 擋位 的峰 值