傳動比與車速以及扭矩的關系

1、傳動比與車速以及扭矩的關系首先，要嘗試辨析這個話題，必須要對傳動比、功率、扭矩、車速、轉速 有個概念才行（下面闡述的理論和推導過程均隱含了忽略阻力和機械效率為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速與從動輪 轉速之比。在汽車上，總傳動比等于發(fā)動機轉速/驅動輪轉速，也等于驅動輪扭 矩/發(fā)動機扭矩，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)動機功率等于發(fā)動機扭矩*發(fā)動機轉速/9550 ，根據(jù) 上述傳動比的變換，亦可以等于驅動輪扭矩*驅動輪的轉速。扭矩，物理學解說 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

2、比）， 是一個衡量物體轉動角加速度大小的參數(shù)。車速，即是汽車的行駛速度。轉速分 兩種，一為發(fā)動機轉速，二為驅動輪轉速。兩者之商為總傳動比，前提是驅動輪 在附著良好的路面上行駛，無打滑或抱死現(xiàn)象。驅動輪轉速與車速的換算關系為： 車速=驅動輪轉速*60*2 n*驅動輪半徑/1000。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)動機參數(shù)不同之夕卜，其余都一樣，其中驅動輪半徑均 為0.5m。兩車的扭矩曲線如下:3000«000r/nin圖：A車的扭矩曲線，6000轉斷油，峰值扭矩與峰值功率均在3

3、000轉處出現(xiàn)。峰值扭矩值為300牛米，峰值功率為90 Kwr/jtiii圖:B車的扭矩曲線，6000轉斷油，峰值扭矩覆蓋整個轉速范圍,為150牛米；峰值功率在6000轉處出現(xiàn)，為90Kw擋位數(shù)傳動比42攔33攔2斗擋10. 5終傳比圖：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、10、5、2.5(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=驅動輪轉速*60*2 n*驅動輪半 徑/1000，再代入驅動 輪轉速=發(fā)動機 轉速/總傳動比，可 以得 到車速=(6000/30) *60*2 n*0.5/1000 ，約為56Km/h 。其他擋位的車

4、速可以此類推，細心的讀者心算一下忽然會發(fā) 現(xiàn)如果掛5擋的話，車速豈不是要達到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)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，根本就不關發(fā)動機的事，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 的字眼一一“絕對理想的情況”，即是忽略外界所有的阻力，機械 效率 為1即動力傳遞過程無損耗及驅動輪無打滑現(xiàn)象。在這 種前提下，只要 發(fā)動機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

5、 動阻力和加速阻力，而機 械效率永 遠只 可能小于1，驅動力大時驅動輪打滑更是家常便飯。由于B車峰值扭矩 覆蓋全轉速范圍，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50Km/h ， A車可能就只有40Km/h 。但在高擋位時，B車的僅僅150牛米的轉矩 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5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，在高擋位的極 速會比B車快。所以A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心

6、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?shù)能囍?，B車就相對完美了。（順便提一句， B車用發(fā)動機的扭矩曲線表現(xiàn)是內燃機工程師畢生追求的目標）至此, 小編為各位讀者總結出一個規(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，機械效率較高；高擋位下，汽車的極速與理論極速相差極遠， 因為阻力成平方的趨勢遞增，機械 效率降低，可能400Km/h 的理想極 速只剩下不到200Km/h30006000r/nin圖：正常發(fā)動機的扭矩曲線圖，峰值扭矩一般比峰值功率的轉數(shù)早出現(xiàn)，極速在 峰值功率的轉數(shù)下發(fā)出，如果路面附著良好或者扭

7、矩再大的話，可以在比峰值功率轉數(shù)更高的轉數(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系應該有了 一個大概的了解。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一一汽 車功率平衡圖。圖中橫坐標是速度，縱坐標代表功率。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)值上為紅線對應縱坐標減去綠線對應縱坐標所得，可以理解為汽車能夠發(fā)出的凈功率，Uamax 就是發(fā)出功率與阻力功率交點位置對應速度，即是車子極速這幅圖可以表達出例子里的東西，每個擋位都可以達到峰值功率， 但擋位高

8、對應的速度范圍寬。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)濟性。很明顯，擋位越高，對應的后備功 率就越小。我們可以設想一下，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，因為后備功率在不必要加速爬坡的 時候對克服阻力沒有起到任何幫助，這樣的發(fā)動機燃油經(jīng)濟性自然不佳。一些出租車司機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 車或 者跑車的發(fā)動機功率 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)濟型小車

9、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)濟性看似就在掛入高擋位這part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，橫坐標是車速，縱坐標是汽車驅動力，紅線是阻力線 路走勢，黃線由高到低分別是1、2、3、4擋的驅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，導致 驅動力下降過大發(fā)生頓挫。如 果要講求競技，一般 是全油門開度，然后 選擇在兩個擋位驅動力最接近 的時刻換擋。例如，i、j、k位置就是兩個擋位驅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 扭矩附近就應該換