谈谈功率和扭矩(三)：变速箱到底变了什么？

请先看旧贴：
谈谈功率和扭矩(序)：为什么要谈马力和扭力
谈谈功率和扭矩(一)：理论先行，先讲一点物理
谈谈功率和扭矩(二)：再谈金科玉律的公式


顾名思义，变速箱是用来变速的。它是汽车的动力系统中处于发动机和驱动轮之间的一个齿轮箱，可以改变输出轴和输入轴之间的转速比。

变速箱在变换转速的同时，还变了什么？我们来分析一下。为简单起见，先看两个齿轮的情形。而且忽略两齿轮之间的摩擦，也就是忽略传动的损耗。

借一张图：


这两个齿轮啮合在一起，转向相反。在齿轮啮合的部位，受大小相同，方向相反的切向力。小齿轮转得快，大齿轮转得慢。

齿轮A的转速/齿轮B的转速
= 齿轮B的齿数/齿轮A的齿数
= 齿轮B的周长/齿轮A的周长
= 齿轮B的半径/齿轮A的半径
= (齿轮B的半径x切向力)/(齿轮A的半径x切向力)
= 齿轮B的扭矩/齿轮A的扭矩

即：齿轮A的转速/齿轮B的转速 = 齿轮B的扭矩/齿轮A的扭矩

原来两个齿轮在转变转速的同时，也转变了扭矩。转速和扭矩成反比。即转速降低了，扭矩就升高了。

把这个公式变一下，我们得到：

齿轮A的扭矩 x 齿轮A的转速 = 齿轮B的扭矩 x 齿轮B的转速

扭矩x转速，怎么看着很熟？原来这是我们金科玉律的公式！

齿轮A的功率 = 齿轮B的功率

实际上的变速箱，是有许多不同大小的齿轮组成的，但是其目的，无非是改变转速比。所以我们说，变速箱改变了转速，也改变了扭矩，但没有改变功率。

来看维基百科的定义：变速器（Transmission）是进行机械动力转换的机械或液压设备。通常它将动力源（内燃机或电动机）产生的高转速、低扭矩的机械动力转换成更为有效的低转速和高扭矩的动力，以驱动机械装置。特殊的变速器也可能作提高转速，降低扭矩的转换。

记住： 变速箱的扭矩比 = 1/变速箱的速比

举个例子说明，以小齿轮带动大齿轮，假设小齿轮的齿数为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200lb-ft时，传递至大齿轮的转速便降低至1/3，变成1000rpm；但是扭矩反而被放大到三倍，成为600lb-ft。这就是发动机的动力经由变速箱可降低转速并放大扭矩的基本原理。

到现在为止，我们还没有讨论发动机的马力和扭力，更没有展示任何马力扭力曲线。



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