車速里程表的工作原理及速比的計算方法論文

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　　車速里程表與水溫表一起,成為汽車用組合儀表上最重要的兩個儀表。車速里程表有機械式和電子式兩種，而磁感應式車速里程表由車速表和里程表兩部份組成。

　　一、車速里程表的結構及工作原理

　　（一）機械式車速里程表

　　車速表主要由與主動軸固定在一起的U形永久磁鐵、帶有轉軸與指針6的鋁罩、罩殼、固定在車速里程表外殼上的刻度盤5等組成。主動軸由變速器或分動器傳動蝸桿經(jīng)軟軸驅動。

　　不工作時，盤形彈簧4使指針6處于刻度盤的零位。當汽車行駛時，變速箱上蝸輪組件中的蝸桿帶動里程表軟軸旋轉，再由軟軸帶動主動軸旋轉，從而使主動軸上的永久磁鐵1跟著旋轉。由于蝸桿與軟軸及車速里程表主動軸緊密連接在一起，它們的轉速相同。永久磁鐵的磁力線在鋁罩上產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生的磁場與旋轉的永久磁鐵磁場相互作用產(chǎn)生轉矩，使鋁罩克服盤形彈簧的彈力向永久磁鐵1旋轉的方向旋轉，直至與盤形彈簧彈力相平衡。車速越高，永久磁鐵1旋轉越快，轉矩越大，使鋁罩2帶動指針6偏轉的角度越大，車速的指示值越高。

　　里程表由蝸輪蝸桿機構和數(shù)字輪組成。汽車行駛時，主動軸經(jīng)3對蝸輪蝸桿驅動里程表最右邊的第一數(shù)字輪，使第一數(shù)字輪上和數(shù)字顯示1/10Km。從第一數(shù)字輪向左，每兩個相鄰的數(shù)字輪之間,又通過本身的內齒和進位數(shù)字輪傳動齒輪，形成1：10的傳動比。當?shù)谝粩?shù)字輪轉動一周，由9轉到0時，由內傳動齒拔動左側第二個數(shù)字輪轉動1/10圈，形成1Km數(shù)遞增；當?shù)诙��?shù)字輪轉動一周，由9轉到0時，其左側第三個數(shù)字輪轉動1/10，以10Km數(shù)遞增。其余數(shù)字輪由低位到高位的顯示，計數(shù)方式均依次類推，即可顯示汽車行駛里程數(shù)。

　　（二）電子式車速里程表

　　車速表由車速傳感器（安裝在車輪上變速箱蝸輪組件的蝸桿上，有光電耦合式和磁電式）、微機處理系統(tǒng)和顯示器組成。由傳感器傳來的光電脈沖或磁電脈沖信號，經(jīng)儀表內部的微機處理后，可在顯示屏上顯示車速。里程表則根據(jù)車速以及累計運行時間，由微機處理計算并顯示里程。

　　二、組合儀表速比的計算方法

　　（一）速比的定義

　　對機械式或傳感器安裝在變速器上的蝸輪組件的車速表來說，所指示車速與變速器蝸桿的轉速之比即為速比。例如，車速表上的讀數(shù)為60Km/h之時,變速器蝸桿的轉速為36000r/h，則儀表速比為60：3600=1：600。也就是說，當車速表上的讀數(shù)顯示為1Km/h之時，變速箱蝸桿的轉速必須為600r/h。

　　（二）求組合儀表的理論速比

　　理想狀態(tài)下，即車速表上顯示的讀數(shù)與實測速度相等的情況下，所計算出來的速比稱為理論速比，

　　其計算公式為K=1：［（k1/k2）×1000/（2πR）］,K為理論速比，k1為后橋主減速比，k2為變速箱蝸輪組件的傳動比，R為輪胎的滾動半徑。以下舉一個例子來說明如何計算組合儀表的理論速比：

　　某轎車相關參數(shù)為：后橋主減速比5.125，變速箱蝸輪組件的傳動比（即蝸輪轉速與蝸桿轉速之間的比值）14/3，輪胎型號為165/70R13LT8PR90/88Q，查《汽車標準匯編第五卷轉向車輪其它》中的《GB/T2978-1997轎車輪胎系列》得輪胎滾動半徑為273mm=0.273m。K=1：［(k1/k2)×1000/(2πR)］=1：［（5.125/(14/3)）×1000/(2×3.14×0.273)］=1:640.6,該速比即為所求的理論速比。

　　（三）求組合儀表的實際速比

　　如果按照理論速比來設計組合儀表，車速表往往會出現(xiàn)速度超差的現(xiàn)象，導致實測速度V2大于車速表讀數(shù)V1，這是安全法規(guī)所不允許的。根據(jù)《GB7258-20004機動車安全運行技術條件》中的4.12條，車速表指示車速V1（單位：Km/h）與實測車速V2（單位：Km/h）之間應符合下列關系式：0≤V1-V2≤(V2/10)+4，由此公式可得符合條件的實測速度值如下表所示：

　　為了安全起見，必須選定一個實際速比，使V2＜V1，且符合《GB7258-20004機動車安全運行技術條件》。此處，選定一個速比K1，使儀表讀數(shù)為100Km/h之時，實測速度為95Km/h。由V1/V2=K1/K得，K1=K（V1/V2）=（1/640.6）(100/95)≈1:609，當儀表讀數(shù)V1=40Km/h,實測車速V2=V1K/K1=40×（1/640.6）/(1/609)≈38(Km/h)，同理可算出當儀表讀數(shù)V1分別為60Km/h，80Km/h，120Km/h，實測速度V2分別為57Km/h，76.1Km/h,114.1Km/h。可見所選實際速比K1符合法規(guī)要求,可作為該款轎車的組合儀表的速比。當然，也可選其它速比，但根據(jù)所選速比計算出的實測車速要在上表的范圍之內。

　　參考文獻

　　[1]蔡興旺主編．汽車構造與原理（下冊）[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2004.

　　拓展：車速里程表簡介

　　汽車車速里程表分為滾輪計數(shù)器和點距液晶屏式兩種，由指示汽車行駛速度的車速表和記錄汽車所行駛過距離的里程計組成的，二者裝在共同的殼體中，并由同一根軸驅動。普通車速表一般為磁感應式。

　　滾輪計數(shù)器是過去常用的純機械式儀表，通過一根軟軸，一頭連到變速箱輸出軸，另一頭連到里程表;而現(xiàn)在更常用的電子式儀表，它一般是在變速箱輸出軸或車輪上裝一個轉速傳感器，用讀出的轉速通過控制模塊內嵌的計算公式來換算成車速以及歷程。不管是哪種方式，歸根結底，數(shù)據(jù)都是來自于傳動系統(tǒng)輸出端的轉速（變速箱輸出軸或車輪），知道了車輪的轉速，比如每分鐘轉多少圈，再將車輪的周長（也就是車輪轉動一圈走過的距離）算上，車速就出來了，里程也是同樣的道理。

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