怎样全面分析汽车动力性能？

从发动机的活塞向下运动开始到驱动车轮滚动，我们可以把整个动力的生产、传输和做功看成是一条连续的动力链；设计人员根据自己对汽车行驶的理解来设计这条动力链中的各种参数，满足不同需求驾驶者的需求。我想试着把整备质量、行驶速度、爬坡、风阻等因素和变速箱速比、车轮参数等所有参数都放进一个系统来分析，这个系统可称为“整车动力链”。

整车动力链分为动力部分和传输部分，这一篇说客（1）主要介绍整车动力链的传输部分，下一篇说客（2）再介绍动力部分。说客中选取的三款车型数据全部从《汽车之家》和收索网站上获取，计算结果仅代表我个人观点。

一、动力传输部分

动力传输部分的基本作用是通过改变传输速度增加输出动力和选择与行驶速度相匹配的传输速度。设计人员通过参数间的相互匹配巧妙地赋予了不同车型的行驶特点，我们将通过分析来自不同设计风格的三款车型参数分享设计者的良苦用心。

1、速比设计

考虑到汽车行驶的实际需求，在整车动力链中设计了二级变速，第一级是选择性变速，通过档位速比（齿轮）组合形成一个符合行驶需求的变速比例，也就是档位变速；第二级是固定变速，主减速器把经过档位变速后的转速再次变速。计算时把档位速比乘以主减速比，结果是总减速比，表示从发动机的曲轴开始到车轮为止转速减少(或增加)了多少（也就是动力增加了多少）？

我们先看一下这张表中三款车型的数比设计：

三款车型采用了三种变速策略：车型A减速比例最小，车轮转速最高；车型B减速比例居中、车型C减速比例最大，匹配的车轮转速也最低。不同档位的动力设计将在后面“速比与车轮关系”中进行讨论。

2、车轮设计

车轮设计是整车动力链中的重要一环，需要考虑到发动机参数、总减速比、行车速度、车辆用途和轮胎更换费用等多重因素，所以，设计人员需要进行精心计算和综合妥协后才能决定。随着分析深入，我们会认识到这组参数的重要性。

三个车型的车轮半径和周长是不同的，这意味着即使采用相同的总减速比也会影响到汽车的驱动力和行驶相同距离时车轮的转速并不相同。我们首先计算一下当发动机转速为1000rpm时各档位组合后的车轮转速，会发现三款车型的设计风格是有区别的。

车型A的转速最快，车型B除了四档转速低于车型C外、其它档位的转速高于车型C。车轮转速快的车型运动灵活性高，完成起步、转弯、提速等动作时具有优势。转速快不一定跑的远，因为运动的距离由车轮周长决定。来看看车轮在发动机转速为1000rpm时行驶1分钟的距离：

车型B在一、三、五档的行驶距离略大于车型A，二档时等于车型A，四档时小于车型A；车型B所有档位的行驶距离大于车型C。车型A在所有档位时的行驶距离都大于车型C。

看到这里，如果大家得出的结论是车型C比车型A和车型B的设计差就太早了。接着分析。

3、速比与车轮的关系

速比、车轮和行驶距离是一串矛盾：速比越大、传输到车轮的动力越大；车轮越大、作用到汽车的驱动力越小；速比和车轮越大、汽车行驶的距离越小。由此可见，速比和车轮设计的过程就是一个需要照顾到各种需要而不断妥协的过程。

（1）主减速比与车轮的关系

主减速比与车轮参数决定了汽车的总体动力性能。参与分析的三个车型的主减速比分别是车型A：3.941、车型B：4.06和车型C：4.529；配置的车轮半径是车型A：0.3015米、车型B：0.3262米和车型C：0.3173米。车型A用的是小减速比+小车轮半径策略、车型B用的是较小减速比+大车轮半径策略、车型C用的是较大减速比+中等车轮半径策略。这样的设计在行驶中有什么特点？

车型A的主减速比+车轮半径很适合起步和提速瞬间时的行驶需要，较低的减速比可以提高车轮转数，较小的车轮半径又保证了驱动力。对于起步和提速比例较高的市区行驶来说，车型A是比较合适的；但是，换个角度看，这样的设计伴随的问题是小半径车轮的周长也随之缩短，也就是在行驶相同距离时需要的车轮转数会比大半径（车型B）车轮多一点，所以，长途行驶时就没有多少优势了。另外在通过像减速带这样的小沟坎时有点影响，车轮半径较大时影响会小许多。车型A的车轮宽度（185mm）也是经过周密设计的，窄车轮减震会差一些，如果增加行驶时的车重就可以掩盖这个问题，如果考虑到乘员不会在意减震效果因素，这款车型的用途应该是公共交通工具。

车型B的主减速比+车轮半径似乎没有车型A那么讨巧，如果把档位减速比和发动机参数一起考虑就可以窥视到设计者的理念。人们通常认为车轮大一些减震效果好、舒适、以利于通过小沟小坎，相同距离条件下半径较大的车轮滚动次数也比小半径车轮少一些。在满足注重享受的消费者需求的同时又不能加重耗油量负担的设计方案有几种，分别把主减速比和档位减速比稍稍提高一点就是其中一种。当然，车型B的设计师还做了其它优化来平衡动力、速度和耗油量，我们在下一篇动力部分中会详细阐述。

车型C的设计会使驾驶者感觉很舒服。把主减速比设计的高一点可以感受到汽车的动力性较好，车轮半径在车型A和车型B之间是很独特的。如果分别驾驶这三款车进行比较，从起步、加速到跑长途，不少人会认可车型C；仅仅从主减速比和车轮参数看，车型C在获得起步、提速和行驶优势的同时也会带来较高的耗油量，结果究竟怎样我会在下一篇关于动力的说客中继续和大家讨论。

有的改装爱好者在没有改动整个系统的情况下仅仅通过加大车轮尺寸来增加通过性，结果是汽车动力下降，耗油量上升，起步情况比改装前差了许多。其实，只要把主减速比根据车轮的情况适度增加一些，除了耗油量会有所增加外，动力变化不会太大。

（2）档位减速比与车轮的关系

把三款车放在一起讨论有助于加深对档位减速比的理解。

一档：用于起步

车型A的总减速比=13.616、是最低的，匹配的车轮半径也是最小，所以起步时动力基本够用，顶多稍稍带一下油门就行；车型B的总减速比=14.535、居中，匹配的车轮半径是最大的，起步动力和车型A相比差不多；车型C的总减速比=16.055，是最高的，但是一档的速比低于车型B，可以把这个设计看成是一种“校正”，匹配的车轮半径居中，起步时的动力优于车型A和车型B。

二档：低速行驶

车型C的档位速比最低，结合总减速比考虑，车型C还是用“校正”的方法来控制低速行驶时的耗油量。

三档：加速档

车型C的档位速比仍然最低，总减速比最高，车轮半径居中，加速效果可能会优于车型A和车型B。车型A和车型B的情况比较接近。

四档：中高速行驶

这是在市区行驶中经常使用的档位。车型A保持了一二三档的设计风格；车型B提高了输出动力，利于快速过渡到高速行驶阶段，在这个档位上的提速性能优于车型A和车型C；车型C的档位速比最低，总减速比（4.389）首次低于主减速比（4.529）。这说明车型C的设计师最大限度地利用了发动机曲轴转速，在降低耗油量的同时保证输出动力。

五档：高速行驶挡

五档主要用于高速行驶，三款车型的总减速比最接近。大家稍微注意就会发现此时三款车的总减速比均小于主减速比，也就是说车轮转速是大于发动机曲轴转速的，通过减低发动机转速来提高输出动力的设计到此为止。汽车在高速匀速状态下的行驶近似于“惯性运动”，档位速比的作用基本达到极限，相反其它因素的作用开始占据主导。

由于车辆在高速行驶时受到的最大阻力是风阻，所以，我们需要继续从车辆行驶阻力和发动机输出动力角度来对三款车型进行分析。