档位、速度、扭矩,开车的人都听说过,开越野的还多了个低扭放大,但是很多人只是知道却不明白。
如果你有初中以上文化,看完这个帖子也就懂了。
一、杠杆原理

图中MM推磨,MM用力,磨盘受力,MM主动转,磨盘从动转。
MM在A点推比较费力但少走路,在B点推较省力但多走路。
如果在A、B两点用同样的力推,那么在A点推,磨盘得到的力小但少走路,在B点推,磨盘得到的力大但多走路。
你可以理解为用距离换力量。
二、齿比与扭矩

齿比是齿轮的齿牙之比的简称。
图中,A小齿轮主动、大齿轮从动,从动轮与主动轮之比是3:1;同理,B的齿比就是1:3。
A的主动轮转3圈,从动轮才转1圈。
B的主动轮也转3圈,从动轮却能转9圈。
同样是用距离换力量,直线距离换成圆周运动就意味着转速,在A和B的主动轮转速相同的情况下,A的从动轮转的圈数少却能得到更大的力量。
力和力臂的乘积就是扭矩,具体到车轮上的话,就是车轴传来的力量乘以车轮的半径。
因此,在车轮半径不变的情况下,传递到车轮的力量越大,车轮上的扭矩也就越大。
再结合上面的图,A牺牲了转速获得更大的力量,而且比例就是齿比,转速降低到1/3,力量放大了3倍,最终传递到车轮后,车轮就能得到3倍的扭矩,相应的代价是车轮的转速变低到1/3。
三、发动机动力的传递

常规的汽车都有两个放大扭矩的部件:变速箱和差速器。
区别是变速箱的放大倍数可调,差速器不可调。

如图,5速手动变速箱,绿轴连接离合器,发动机的力量通过绿轴→红轴→黄轴。
重点看红轴→黄轴过程中每个档位对应的齿轮比。
1档,小红齿轮带动大蓝齿轮,齿比最大,意味着1档的时候,放大的扭矩倍数最大,降低的转速最多。
然后2、3、4、5档,每个档位对应的蓝齿轮与红齿轮的齿比越来越小。
比如说:
1档齿比是3(3:1),意味着1档放大了3倍扭矩传到黄轴,同时黄轴的转速只有红轴的1/3。
2档齿比是1.6(1.6:1),意味着2档放大了1.6倍扭矩传到黄轴,同时黄轴的转速只有红轴的1/1.6。
5档齿比是1(1:1),意味着5档没有放大扭矩,同时黄轴的转速与红轴相等。

这是差速器,传动轴连接的就是变速箱上的黄轴,传动轴→半轴→车轮。
传动轴上的主动齿轮带动半轴上的从动齿轮,也是个小齿轮带动大齿轮,同样可以放大扭矩,最后传到车轮。
四、扭矩、力量与速度
如果看懂了前面三点,那么这里就好理解了。
发动机输出的扭矩,经过一系列传动部件最终传递到车轮上,经过两级放大,其中,变速箱的放大倍数是可调的。
档位越低,传到车轮的扭矩放大得越大,车轮获得的力量越大,相应的车轮的转速就越低。
反之,档位越高,传到车轮的扭矩放大得越少,车轮获得的力量越小,相应的车轮的转速就越高。
五、低扭放大
四驱车的分动箱里也有齿轮。
没有低扭放大功能的分动箱,只有一组齿轮,一个4H档,不改变扭矩,也不改变转速。
有低扭放大功能的分动箱,有两组齿轮,除了4H,还有4L,如果4L的齿比是2.48,就意味着扭矩会在变速箱和差速器放大的倍数上再放大2.48倍,相应的转速会降低到1/2.48。
需要注意的是,扭矩意味着力量,过大的扭矩对整个传动系统都会加大负荷,因此,低扭放大通常只被用于极端环境下,比如脱困或爬陡坡。打个比方,你可以短时间发力把100斤的重物从地上举上头顶,你的身体可以承受,可要是让你长时间的举着,你受得了吗?
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