Почему использование понижающей передачи в полноприводной трансмиссии обеспечивает лучшее ускорение?

Если коротко, то на низких оборотах передаточные числа уменьшаются, и двигателю приходится совершать меньше работы при каждом обороте — в результате автомобиль разгоняется быстрее.

Я добавил для вас эту фотографию. Я не уверен, что это та же самая двухступенчатая коробка передач Subaru AWD, которая установлена на вашем Forester, но для обсуждения этого вопроса она подойдёт.

На изображении ниже показано, в каком направлении движется двигатель, когда рычаг выбирает передачу переднего или заднего хода.

когда хомут сдвигается к передней части коробки передач, где должно находиться сцепление, он включает пониженную передачу. Как видите, мощность проходит через первую шестерню, которая меньше второй, которая постоянно соединена с коротким промежуточным валом с третьей шестерней. Третья шестерня снова меньше четвёртой, что обеспечивает ещё одно понижение передачи, и далее в остальную часть трансмиссии коробки передач.

Когда хомут сдвигается назад, он просто соединяет входной вал с выходным и позволяет другим шестерням вращаться свободно.

Шестерня 1 фактически вращается на игольчатых подшипниках и вообще не входит в зацепление с входным валом. Вместо этого именно эта втулка скользит взад-вперед по шлицам, которые зафиксированы на этом валу. Хомут имеет зубья для зацепления с мелкими зубьями, которые вы можете видеть на изображении по бокам хомута шестерен. вот отличное объяснение того, как они скользят взад-вперед для включения и выключения различных передач.

Всё это здорово, но почему из-за этого машина быстрее разгоняется? Здесь есть отличное объяснение того, что такое крутящий момент на самом деле:

Крутящий момент — это сила, действующая в направлении вращения (сама по себе она не выполняет никакой «работы» — это просто приложение энергии).

Работа (или «возня») происходит, когда прикладывается крутящий момент и возникает движение.
«Крутящий момент — это сила, которая стремится повернуть или сдвинуть что-либо. Вы создаёте крутящий момент каждый раз, когда прикладываете силу с помощью гаечного ключа. Хороший пример — затягивание гаек на колёсах. Когда вы используете гаечный ключ, вы прикладываете силу к рукоятке. Эта сила создаёт крутящий момент на гайке, который стремится повернуть гайку.

Единицами измерения крутящего момента в английской системе являются фунт-дюймы или фунт-футы; в системе СИ — ньютон-метры. Обратите внимание, что единицы измерения крутящего момента включают в себя расстояние и силу. Чтобы рассчитать крутящий момент, нужно просто умножить силу на расстояние от центра. В случае с гайками, если длина гаечного ключа составляет один фут и вы прикладываете к нему силу в 200 фунтов, то создаёте крутящий момент в 200 фунт-футов. Если вы используете двухфутовый гаечный ключ, вам нужно приложить усилие всего в 100 фунтов, чтобы создать такой же крутящий момент.

Подводя итог:

Крутящий момент равен произведению силы на расстояние

Как передаточное число влияет на крутящий момент?

Проще говоря, крутящий момент в действии (например, на колесе) — это крутящий момент вашего двигателя, умноженный на передаточное число.

Крутящий момент двигателя x передаточное число = крутящий момент на колесе

Допустим, у нас есть двигатель мощностью 10 л. с., который способен развивать крутящий момент в 5 унций (мы знаем это из технических характеристик двигателя).

Допустим, у нас есть 2 шестерни. У нашей ведущей шестерни (подключённой к двигателю) 10 зубьев. У нашей ведомой шестерни 50 зубьев.

Наше передаточное число — 5:1

Крутящий момент двигателя x передаточное число = крутящий момент на колесе

5 унций x 5:1 = 25 унций

А что, если бы у нас было передаточное число 1:3?

5 унций x 1:3 = 1,6 унции

Отлично, но почему тогда машина заводится быстрее? Я имею в виду, что двигатель по-прежнему передаёт на землю крутящий момент в 200 футо-фунтов, верно? Не совсем. После изменения передаточного числа 1,6:1 вы фактически увеличиваете эффективный крутящий момент двигателя до 320 футо-фунтов ещё до того, как он попадёт в трансмиссию. Это также означает, что для достижения той же скорости обороты двигателя будут в 1,6 раза выше.