傳動(dòng)比與車速以及扭矩的關(guān)系_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、傳動(dòng)比與車速以及扭矩的關(guān)系首先,要嘗試辨析這個(gè)話題,必須要對(duì)傳動(dòng)比、功率、扭矩、車速、轉(zhuǎn)速有個(gè)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(gè)理想狀態(tài)條件,所用單位為國際單位)。傳動(dòng)比定義為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速之比。在汽車上,總傳動(dòng)比等于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速,也等于驅(qū)動(dòng)輪扭矩/發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩,更等于變速箱傳動(dòng)比*主減速器傳動(dòng)比(俗稱終傳比)。功率,單位時(shí)間的做功值。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率等于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩*發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/9550,根據(jù)上述傳動(dòng)比的變換,亦可以等于驅(qū)動(dòng)輪扭矩*驅(qū)動(dòng)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(gè)衡量物體

2、轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度大小的參數(shù)。車速,即是汽車的行駛速度。轉(zhuǎn)速分兩種,一為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,二為驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速。兩者之商為總傳動(dòng)比,前提是驅(qū)動(dòng)輪在附著良好的路面上行駛,無打滑或抱死現(xiàn)象。驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速與車速的換算關(guān)系為:車速=驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速*60*2*驅(qū)動(dòng)輪半徑/1000。相信不少讀者都會(huì)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(gè)例子讓大家試著了解。話說有A、B兩輛車,除了發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)不同之外,其余都一樣,其中驅(qū)動(dòng)輪半徑均為0.5m。兩車的扭矩曲線如下:圖:A車的扭矩曲線,6000轉(zhuǎn)斷油,峰值扭矩與峰值功率均在3000轉(zhuǎn)處出現(xiàn)。峰值扭矩值為300牛米,峰值功率為90Kw圖:B車的扭矩曲線

3、,6000轉(zhuǎn)斷油,峰值扭矩覆蓋整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍,為150牛米;峰值功率在6000轉(zhuǎn)處出現(xiàn),為90Kw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(dòng)比分別為20、15、10、5、2.5(in*i終),車速方面在絕對(duì)理想的情況下,以一擋為例:根據(jù)公式車速=驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速*60*2*驅(qū)動(dòng)輪半徑/1000,再代入驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速=發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/總傳動(dòng)比,可以得到車速=(6000/30)*60*2*0.5/1000,約為56Km/h。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(huì)發(fā)現(xiàn)如果掛5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(duì)不是!這只是兩部普通得不能再普

4、通的車子,另外讀者們有沒有發(fā)現(xiàn)如果這樣計(jì)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(dòng)機(jī)的事,這符合事實(shí)規(guī)律嗎?且慢,一定有什么地方疏忽了。沒錯(cuò),小編在前面曾提及過一個(gè)非常重要的字眼“絕對(duì)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(dòng)力傳遞過程無損耗及驅(qū)動(dòng)輪無打滑現(xiàn)象。在這種前提下,只要發(fā)動(dòng)機(jī)斷油前還有扭矩車速就不會(huì)下降。實(shí)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(dòng)阻力和加速阻力,而機(jī)械效率永遠(yuǎn)只可能小于1,驅(qū)動(dòng)力大時(shí)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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

5、速,可能有50Km/h,A車可能就只有40Km/h。但在高擋位時(shí),B車的僅僅150牛米的轉(zhuǎn)矩顯然小了,因?yàn)橥饨绲臐L動(dòng)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(shì)盡露無遺,可能5擋傳動(dòng)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(huì)比B車快。所以A車的優(yōu)勢(shì)在于高擋位極速;B車的優(yōu)勢(shì)在于低擋位提速快,在低擋換擋不需要擔(dān)心動(dòng)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)能囍?,B車就相對(duì)完美了。(順便提一句,B車用發(fā)動(dòng)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(gè)規(guī)律:傳動(dòng)比越大(擋位越低),車速越小,扭矩越大。

6、在低擋位下,汽車的極速與理論極速相差不大,因?yàn)榇藭r(shí)的阻力不大,機(jī)械效率較高;高擋位下,汽車的極速與理論極速相差極遠(yuǎn),因?yàn)樽枇Τ善椒降内厔?shì)遞增,機(jī)械效率降低,可能400Km/h的理想極速只剩下不到200Km/h。圖:正常發(fā)動(dòng)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(duì)傳動(dòng)比、車速和扭矩的概念與關(guān)系應(yīng)該有了一個(gè)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汽車功率平衡圖。圖中橫坐標(biāo)是速

7、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(gè)擋位,綠線為阻力功率曲線,后備功率數(shù)值上為紅線對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)減去綠線對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)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(diǎn)位置對(duì)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(gè)擋位都可以達(dá)到峰值功率,但擋位高對(duì)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(shí),汽車主要克服的阻力是空氣阻力。還有一點(diǎn)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(duì)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(fèi)的功率越多,因?yàn)楹髠涔β试诓?/p>

8、必要加速爬坡的時(shí)候?qū)朔枇]有起到任何幫助,這樣的發(fā)動(dòng)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(huì)盡快把擋位升到高擋,以獲得較佳的油耗就是這個(gè)道理。一般來說,貨車、四驅(qū)車或者跑車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率平衡圖就是這個(gè)樣子,他們不追求低油耗,反而大后備功率對(duì)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(huì)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這part解決了,那究竟在什么時(shí)候換擋有沒有一個(gè)合適的說法呢?答案是肯定的。圖:汽車換擋時(shí)刻選擇圖,橫坐標(biāo)是車速,縱坐標(biāo)是汽車驅(qū)動(dòng)力,紅線是阻力線路走勢(shì),黃線由高到低分別是1、2、3、4擋的驅(qū)動(dòng)力曲線我們都知道換擋頓挫的現(xiàn)象,一方面可能是因?yàn)樽兯傧湓O(shè)計(jì)問題,另一方面則要?dú)w咎于駕駛員的換擋時(shí)刻。在駕駛菜鳥身上最常見,因?yàn)樗麄兺诓缓线m的換擋時(shí)刻換擋,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力下降過大發(fā)生頓挫。如果要講求競(jìng)技,一般是全油門開度,然后選擇在兩個(gè)擋位驅(qū)動(dòng)力最接近的時(shí)刻換擋。例如,i、j、k位置就是兩個(gè)擋位驅(qū)動(dòng)力相差最小的換擋時(shí)刻。在這幾個(gè)點(diǎn)換擋,換落下一個(gè)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(dòng)力換入高擋。如果是講求油耗低的話,與競(jìng)技換擋有少少不同之處:低油耗時(shí)換擋要提早一些,在該擋位的峰值扭矩附近就應(yīng)該換落下一

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