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 汽車驅動力介紹 《機械原理》 | 2006/06/09 |
| 相 信一般消費者在欣賞一輛車時，對於其動力表現除了親身試駕以外，最重視的莫過於原廠所呈現的數據了，但到底與加速表線息息相關的峰值扭力，傳輸到了車輪上之後，會經過如何的變換？而手排車款與自排車款兩相差異，又有何不同？關於變速箱中的秘辛，你不可不知！ 許多車迷朋友在了解一輛車款的動力數據同時，也會研讀到扭力峰值的表現，不過在一般的kgm測量標準下，縱使如頂級的超級跑車，峰值扭力最多也只有一百多kgm，如何能驅動一輛一噸多、甚至是兩噸多的車輛呢？當然倚賴於 變速箱 中的齒輪作放大效應囉！ 或許此過於艱深的理論，一般讀者無法了解，因此舉例說明。在一輛汽車於3000rpm轉速時具有20kgm的扭力輸出，而變速箱中的小齒輪為15齒，大齒輪為45齒，經過小齒輪至大齒輪的動力傳輸過程中，轉速將降低1/3(15/45)，因此轉速降至1000rpm，但扭矩則放大三倍，達到60kgm，便是此道理。 此外，引擎在輸出扭力後，於變速箱中需經過兩次的扭矩放大，第一次就為變速箱的檔位作動，第二次則為最終齒輪比的因素(或稱為終傳比)。舉例來說，如果一輛車的一檔齒輪比為3.2，最終齒輪比則為4.0，引擎峰值扭力為15.0kgm/5000rpm，則第一檔的最扭力經過兩次齒輪放大後，為15.0x3.2x4.0=192kgm，較原有引擎輸出放大了12.8倍，不過此時還需再除以輪胎半徑尺寸，方為實際輪上推力。 不過由於機件傳輸上仍有些許的動能損耗，因此 但在手排與自排兩系統的比較下，手排變速箱的動力傳遞遠較自排變速箱傑出，因此也難怪在相同的車輛與引擎動力條件下，手排車款遠較自排車款來得快速了！ | |
由於引擎轉速動輒數千轉，如果直接將其轉至輪胎 的轉數，過快的表現，將會有可能讓車輛「飛」起來，因此變速箱中的齒輪更肩負著引擎輸出的轉速降低 的功能。透過變速箱中大小不同的齒輪相搭配下，可有效的降低引擎輸出的轉速速度，且可藉由此搭配，將扭矩放大，且由於齒輪的圓周比就是半徑比，而轉速降低的比率及扭矩放大的倍數，都恰好等級兩齒輪的齒數比例，這就是所謂的 「齒輪比」 。
實際傳至輪上的動力並不會如同上述公式般準確，而此時機件的損耗便是手排變速箱與自排變速箱的最大差異。在 手排變速箱中，由於齒輪間的傳輸皆依賴最原始的接觸原理，因此傳輸效率約在 95% ` 左右，而 自排變速箱透過液壓油的傳遞，動能損耗更為明顯，傳輸效率只剩下 88% ，且無論是自排變速箱與手排變速箱，皆須再經過傳動軸約98%的傳輸效率再次降低動能傳遞，因此到輪上的動力，皆經過了多次折扣。