Почему 5-ступенчатой ​​и 6-ступенчатой ​​коробкам передач обычно требуются разные передаточные числа?

15

У моего Subaru WRX 2013 года есть 5-ступенчатая механическая коробка передач, и я жажду, чтобы у нее была 6-я передача при движении по шоссе.

У друга есть Subaru STI 2012 года с 6-ступенчатой ​​механической коробкой передач, и я заметил, что его машина ускоряется и ускоряется, чтобы достичь тех же скоростей.

При 3300-3500 оборотах в минуту, разве WRX не сможет достичь большего расхода бензина, сохраняя те же передаточные числа с 5 скоростями, добавляя дополнительную передачу к более низким оборотам до 2800-3000?

Тревор Д
источник
1
Мой WRX 2004 года. Наши передаточные числа в основном идентичны, и я думал, что то же самое происходит по мосту по дороге на работу. Переход от пятого мог бы повернуть меня вспять, хотя это было бы плохо. ;-)
Боб Кросс

Ответы:

22

tl; dr: разные передаточные числа - это особенность, а не ошибка. Некоторые автомобили используют больше передач для ускорения, некоторые используют их для увеличения пробега бензина. Вы не можете сделать оба.

При 3300-3500 оборотах в минуту, разве WRX не сможет достичь большего расхода бензина, сохраняя те же передаточные числа с 5 скоростями, добавляя дополнительную передачу к более низким оборотам до 2800-3000?

Вы выставили классический компромисс в передачах. Мы хотим, чтобы вращательное движение двигателя превратилось во вращательное движение колес. К сожалению, двигатель имеет максимальную частоту вращения (красная линия присутствует не без причины).

Зубчатые передачи в трансмиссии на самом деле являются просто множителями в уравнении скорости вращения.

Сначала картинка:

На этом изображении вы можете видеть, что большая шестерня A (приводимая в движение двигателем) приводит в движение меньшую шестерню B (используемую для вращения колес). Да, я знаю, что после этой передачи есть еще биты, но для обсуждения давайте забудем о последних передачах и т. Д.

Анимированный GIF с низким передаточным числом.

В этом примере вы можете видеть, что каждый оборот шестерни A приводит к двум оборотам шестерни B. Это приводит к передаточному отношению 1: 2 или 0,5. Если бы у вас было это снаряжение в вашей машине, вы могли бы путешествовать на очень низких оборотах по шоссе (но вы бы никогда не поднялись в гору!).

Говоря это снова, словами:

Редуктор с низким передаточным числом будет поворачивать автомобильные шины небольшое количество раз за каждый оборот двигателя. Высокий коэффициент поворотов автомобиля несколько раз за оборот двигателя. Таким образом, высокое передаточное число на верхнем конце обеспечивает высокую максимальную скорость. Это также означает, что на скоростях шоссе двигатель вращается меньше на линейный метр дороги. Меньше оборотов == меньше сжигаемого бензина в секунду.

Примечание: иногда вы будете слышать о «коротких» и «высоких» передачах. Короткие передачи - это тихоходные (с высокими передаточными числами), а высокие - для высоких скоростей (с низкими передаточными числами). Эта инверсия терминологии является одной из самых больших радостей в попытках обсудить передачи.

Однако высокое передаточное число имеет меньшее механическое преимущество. Это означает, что разогнать автомобиль сложнее (шины должны вращаться быстрее, чтобы машина двигалась быстрее). Передаточное число с экономичным расходом топлива также не является забавным передаточным числом (меньше молнии).

Когда вы действительно хотите ускориться, добавление пониженных передаточных чисел (скажем, шестиступенчатой, а не пятиступенчатой) позволяет вам дольше оставаться на более высоком механическом преимуществе.

Тем не менее, если вы сосредоточены на эффективности использования топлива, вы также можете взять то, что эффективно с пятью скоростями и поставить действительно низкую передачу для круизов по шоссе. Это увеличит количество миль на галлон, но будет крайне неинтересным (возможно, вы даже ниже минимальных оборотов, необходимых для раскрутки турбо).

Вернемся к конкретным рассматриваемым автомобилям:

Из рассмотрения передаточных чисел WRX и STI становится ясно, что WRX имеет низкое передаточное число первой и второй передач, поэтому вам нужно переключиться только один раз, чтобы разогнаться до 60 миль в час. Это просто попытка оптимизировать время 0-60 (маркетинг. Вздох). В шестиступенчатой ​​STI передаточные числа первых пяти передач распределяются довольно равномерно между передаточными числами первых четырех моделей WRX. Это означает, что STI не будет ощущать тот укол через первое и второе, через который нам, пяти спидерам, придется пройти. Даже шестая передача STI все еще имеет более высокое передаточное отношение, чем пятая передача WRX. Круиз не будет таким расслабленным, но вы сможете лучше разогнаться с 50 миль в час до некоторого большего числа ....

Боб Кросс
источник
"поставить действительно низкую передачу для круизов по шоссе" Разве это не должно быть действительно высокой передачей?
Дэвид Ричерби
Интересный факт: «Однако, если вы сосредоточены на топливной эффективности, вы также можете взять то, что эффективно с пятью скоростями и поставить действительно низкую передачу для круизов по шоссе. Это увеличит ваши цифры на галлон, но будет крайне неинтересным». (Вы можете даже быть ниже минимальных оборотов, необходимых для раскрутки турбины). " Здесь описана механическая коробка передач, доступная в 5-м поколении Legacy (2010-2014). У меня есть LG 6-ступенчатая механическая коробка передач, но это действительно типичная скорость WRX 5 с дополнительной передачей для 6-й.
Эллеседил
1
Педантическое примечание: высокие передачи имеют низкие передаточные числа. Низкие передачи имеют высокие передаточные числа. Мы умножаем крутящий момент двигателя на коэффициент и делим частоту вращения двигателя на коэффициент. Таким образом, высокие передачи вращают шины больше раз за оборот двигателя, в то время как высокие передаточные числа вращают шины меньше раза за оборот. Например, при 1300 об / мин и крутящем моменте в 50 фут-фунтов, отношение моей первой передачи ~ 13: 1 (включая разность) приводит к 100 об / мин колесам (~ 7 миль в час) при 650 фут-фунтах, в то время как отношение моей пятой передачи ~ 3: 1 ставит 433 об / мин (~ 30 миль в час) при 150 фут-фунтах.
MichaelS
@MichaelS, правильно - вы выявили слабость ответа на вопросы по телефону.
Боб Кросс
7

У большинства автомобилей будет только один овердрайв, где от второй до последней передачи будет передаточное отношение 1: 1 (или что-то рядом с ним). Примечательной вещью здесь являются 6-ступенчатые коробки передач Tremec (используемые в Camaro, Viper, Corvette, Mustang и др.), Которые имеют двойной перегруз.

Основная цель большего количества передач состоит в том, чтобы позволить автомобилю оставаться в диапазоне крутящего момента / л.с. для компромисса, чтобы получить экономию топлива. Больше передач означает, что двигатель можно настроить так, чтобы он работал лучше при меньшем диапазоне оборотов. Например, при большем числе передач рассматриваемый диапазон оборотов может быть от 1500 до 2250 об / мин, а не от 1000 до 3000 об / мин (для обычных операций ... мы исключаем здесь резкое вождение ). Если производитель настраивается на меньший диапазон, он может получить больше от двигателя, сохраняя при этом лучшую топливную экономичность. С более широким диапазоном двигатель должен быть в состоянии работать на всем диапазоне, поэтому настройка должна быть сделана, чтобы приспособиться.

У большинства транспортных средств не будет двойного ускорения, потому что у них нет крутящего момента, чтобы поддерживать скорость на более низких оборотах. Учитывая 4-цилиндровый двигатель, который, несмотря на большую мощность на высоких оборотах, не имеет крутящего момента, необходимого для успешного движения автомобиля, если он двигался со скоростью 1500 об / мин при скорости более 70 миль в час. Автомобиль должен был либо быть сброшен на пониженную передачу, чтобы приспособиться к нему, либо двигатель был бы затянут, когда водитель нажал на педаль ... и то, и другое лишило бы цели иметь больше передач в первую очередь ... чтобы получить пробег топлива и управляемость.

Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
источник
К вашему сведению, трансмиссия STI имеет две передачи с повышающей передачей: пятая и шестая меньше 1: 1. Тем не менее, они также выше, чем пятая передача WRX
Боб Кросс
1
@BobCross - передаточное число 5-й передачи составляет 0,97: 1 ... что, хотя технически является перегрузкой, мало что дает ... вот почему я сказал "( или что-то вроде этого )". Я не знаю, почему производители начали отказываться от использования механизма с передаточным отношением 1: 1 ... кажется, это означало бы намного больше техники и больше передач в трансивере. 1: 1 легко. Включение питания = выключение питания.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
2

В большинстве спортивных (и тяжелых буксировочных) транспортных средств целью дополнительной трансмиссии является поддержание работы двигателя между пиком крутящего момента и пиком высокого давления. Таким образом, большинство моделей автомобилей, которые являются базовыми моделями, будут иметь 5-ступенчатую механическую (или 3-ступенчатую автоматическую) модель, в то время как в спортивной или тяжелой версиях будет выбрано больше передач.
Многие 6-ступенчатые коробки передач имеют относительно одинаковые передаточные числа 1-й (возможно, чуть ниже) и 6-й передачи (возможно, чуть-чуть выше) по сравнению с их 5-ступенчатыми аналогами. Если вы хотите пройти через это усилие, вы можете изменить конечное передаточное число или размер шины, чтобы двигаться немного быстрее при данной частоте вращения двигателя.

Полуприцепы имеют 10-18 передач, потому что им нужно иметь возможность поддерживать идеальные обороты, чтобы получить максимальный крутящий момент, и иметь возможность подняться на следующую передачу (в то время как грузовик замедляется) и при этом быть близким к идеальному. , Полуприцепы коробки передач, как правило , на самом деле 2 передачи в строке, и очень близко внимание уделяется соотношению конечного привода таким образом , что обе передачи находятся в соотношении 1: 1 шестерни на 60 миль в час и двигателя при его пике топлива RPM эффективности .. Каждый раз , когда сила должен проходить через набор передач, некоторые из которых расходуются на тепло, и большинство передач на любой передаче, кроме 4-й, вся мощность должна проходить через ДВА комплекта ... теперь умножается на 2 передачи, и вы можете легко потерять 30% своей мощности (и, следовательно, экономия топлива)

Наконец, только то, что ваш двигатель вращается не так быстро, не гарантирует, что он будет более экономичным. Обычно, чем больше крутящий момент двигатель должен производить, тем больше топлива требуется на объем воздуха, что снижает его эффективность использования топлива, и более высокие передачи уменьшат скорость вашего двигателя, но увеличат нагрузку на него, и он не будет ускоряться так же быстро.

TANSTAAFL .. Там нет такого понятия, как бесплатный обед

Rx7man
источник
0

Если у вас 20 передач, вам придется «укорачивать» каждую передачу (передаточное число), чтобы «соответствовать» той передаче, из которой она получена, и передаче, в которой она идет.

Таким образом, вы проходите «меньшие передачи» быстрее (больше передач).

Xeno555
источник