传动比与车速以及扭矩的关系.docx

1、传动比与车速以及扭矩的关系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，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/ 9 5 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

2、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/1 0 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，除了发动机参数不同之夕卜，其余都一样，其中驱动轮半径均为 0. 5 m。两车的扭矩曲线如下：图:A车的扭矩曲线

3、,60 0 0转断油，峰值扭矩与峰值功率均在300 0转处出现。峰值扭矩值为3 0 0牛米，峰值功率为9 0 K wR -MA图:B车的扭矩曲线，6 000转断油，峰值扭矩覆盖整个转速范围,为1 5 0牛米；峰值功率在6 000转处出现，为9 0 Kw拦位数伎动比433洁210.5终传比r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、1 0、5、2.5 ( in衣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* 6 0衣2 n*驱动轮半径/ 1 00 0 ,再代入驱动轮转速= 发动机转速/总传动比，可以得到车速=(6 000/30)*

4、6 0 *2 n* 0 .5 /1000,约为56 Km / 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，车速岂不是要达到400Km/h ，这是- 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 个非常重要的字眼一一“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

5、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 K m/ h ,A车可能就只有40Km/ h。但在高挡位时，B车的仅仅1 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

6、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F不到 20 0 Km / h 0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

7、，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，Uama x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

8、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，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般来说，货车、四驱车或者跑车的发动机功率平衡图就是图：汽车换挡时刻选择图,横坐标是车速，纵坐标是汽车驱

9、动力，红线是阻力线路走 势，黄线由高到低分别是1、2、3、4挡的驱动力曲线这个道理这个样子，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这pa r t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。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。