汽车驱动力的计算方式
现,在每不同转速下都有一个相对的扭矩数值, 这些数值要怎样变换成实质推动汽车的力量呢答案很简单,就是除以一个长度,即可获取 “力”的数据。举例说一下, 一台升的发动机大概可发挥的最大扭力, 此时若直接连
上 185/60R14 尺寸的轮胎,半径约为 41 厘米,则经车轮所发挥的推动力量为公斤(事实上公斤其实不是力量的单位, 而是重量的单位, 须乘以重力加快度 sec2 才是力的标准单位 “牛顿 ”)。
但 36 公斤的力量怎么能推动一吨多的汽车呢并且动辄数千转的发动
机转速更不行能恰巧成为轮胎转速,幸亏聪慧的人类发了然 “齿轮 ”,利用不同大小的齿轮相连搭配, 能够将旋转的速度降低, 同时将扭矩放大。 因为齿轮的圆周比就是半径比, 所以从小齿轮传达动力至大齿轮时, 转动的速度、降低的比率、以及扭矩放大的倍数, 都恰巧等于两齿轮的齿数比率,这个比率就是所谓的 “齿轮比 ”。
举例说明 --以小齿轮带动大齿轮,假定小齿轮的齿数为 15 齿,大齿轮的齿数为 45 齿。当小齿轮以 3000rpm 的转速旋转,而扭矩为 20kg-m 时,传达至大齿轮的转速便降低了 1/3 ,变为 1000rpm;可是扭矩却放大了三倍,成为 60kg-m。这就是发动机扭矩经过变速箱可降低转速并放大扭矩的基来源理。
在汽车上,发动机将动力输出至轮胎共经过两次扭矩放大的过程, 第一次是由变速箱的档位作用而产生, 第二次则取决于最后齿轮比 (或称最后传动比,也可称为尾牙) 。扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最后齿轮比的相乘倍数。举例来说,一辆手动档的思域,一档齿轮比为,最后齿轮比为,而引擎的最大扭矩为 5500rpm,于是我们能够算出第一档的最大扭矩经过放大后为 ××=,比原引擎放大了 13 倍。此时再除以轮胎半径约,即可获取推力约为 470 公斤。但是上述的数值其实不是实质的推力, 毕竟机械传输的过程中必然有磨消耗失,所以一定将机械效率的要素考虑在内。
论及机械效率, 每经过一个齿轮传输, 都会产生一次动力消耗, 手动变速箱的机械效率约在 95%左右,自动变速箱较惨, 约剩 88%左右,而传动轴的万向接头效率约为 98%,各位能够自己计算一下就知道实质的推力还剩多少。整体而言,汽车的驱动力可由以下公式计算:
扭矩 ×变速箱齿比 ×最后齿轮比 ×机械效率
驱动力 = ————————————————————
轮胎半径(单位为公尺)
认识怎样将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实质推力以后, 接着能够研究什么叫做 “马力 ”。马力其实也不是一种 “力 ”,而是一种 “功率 ”的单位,定义为单位时间内所能做 “功”的大小。只管这样,我们不得不持续使用 “马力 ”这个名字,毕竟已经用太久了,讲 “功率 ”唯恐大部分花费者都听不懂
功率是由扭矩计算出来的,而计算的公式相当简单:功率 (W)﹦2π×扭矩 (N-m) ×转速 (rpm)/60 ,简化计算后成为: 功率 (kW)=扭矩 (N-m) ×转速 (rpm)/9549 ,详尽的推导请参看方块文章。 但是功率 “ kW”要怎样变换成大家常有的 “马力 ”呢下边还要给大家剖析两种不同的马力,英制与公制。
公制: 1PS=735W;英制: 1hp=746W
谈到发动机的马力,相信有些人会下意识的想到 DIN、SAE、EEC、JIS等等不同测试标准, 但因为英制与公制的不同, 对“马力 ”的定义就不相同。英制的马力 (hp)定义为:一匹马于一分钟内将 200 磅 (lb)重的物体拉动 165 英尺 (ft),相乘以后等于 33,000ft-lb/min ;而公制的马力 (PS)定义则为一匹马于一分钟内将 75 公斤的物体拉动 60 公尺,相乘以后等于 4500kg-m/min 。经过单位换算, (1lb=;1ft=最后我们发现英制的1hp=4566kg-m/min,与公制的 1PS=4500kg-m有些许差异,而假如以功率 W(1W=1Nm/sec= sec)来换算的话,可得 1hp=746W;1PS=735W两项不相同的结果。
究竟世界上为何会有英制与公制的分别, 就仿佛为何有的汽车是左舵,有的倒是右舵相同, 是人类永久难以协调的差异点。 若以大家比较熟习的几个测试标准来看, 德国的 DIN 与欧洲共同体的新标准 EEC还有日本的 JIS是以公制的 PS为马力单位,而 SAE使用的是英制的 hp 发动机功率计算公式为单位,但为了防止复杂,国内一率将马力的单位标示为 hp。而此刻愈来愈多的汽车厂家已经采纳绝无争议的 kw(千瓦)作为发动灵活力输出的功率数值。
可是话说回来, 1PS与 1hp 之间的差异仅 %,每一百匹马力差匹,差异其实不大。一般自然吸气发动机的房车多半仅在 200 匹马力以下,二者因为定义的差异也仅 3 匹马力左右,
所以假如真要锱铢必较的话,就把 SAE 标准的数据多个 %吧!可是 SAE、JIS、DIN、EEC各样测试标准之间亦有些许差异,单位之间不可以真实划上等号, 但是在差异不大的状况之下, 就看作相同吧!管他是英制仍是公制,都差不多能够视为相等。
终于能够做结论了!将上述获取的马力与功率换算方式代入功率与扭矩的换算公式,并且将扭矩的单位换算为大家熟习的 kg-m 以后,可得以下结果:
英制马力 hp=扭力 (kg-m) ×引擎转速 (rpm)/727
公制马力 PS =扭力 (kg-m) ×引擎转速 (rpm)/716
知道这些公式以后有什么用呢从「马力 hp=扭力 ×转速 /727 」看来,假如能增添引擎转速, 扭力不变的状况下, 便能增添马力。 比如若能将转速从 6000rpm 增添到 8000rpm,等于增添了 33%,但因为凸轮轴的角度限制使得 8000rpm 时扭力降落了 10%,而这类状况下还能使马力增添 %,这说了然时下改装计算机为何能在排除断油后大幅增添马力。 所以希望大家在改装电脑是更为慎重。
让我们从此外一个角度来想: 假如在相同的转速下, 增添 20 匹马力,代表能增添多少推
力呢以最大扭力点发挥于 5000rpm 的状况下,将公式略微变换一下,可发现增添的扭力 =20hp×727/ 5000rpm=。再将这个结
果代入汽车驱动力的公式,相同以思域的一档计算, ×× =93公斤。关于一吨重的车身而言, 影响仿佛也不怎么大; 再者假如相差 5 匹马力的话,推力更仅增添 23 公斤,可见相差 5 匹马力,根本也没差多少,所以能 “增添 5 匹马力 ”的产品,究竟应当花多少钱去改装,您自己会拿捏了吧
额定输出扭矩 =最大输入扭矩 ×速比
电机: 功率 P=转矩 MX 转速 n/9549
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