汽车车速里程表的工作原理及速比的计算方法

汽车车速里程表的工作原理及速比的计算车速里程表与水温表一起,成为汽车用组合仪表上最重要的两个仪表。车速里程表有机械式和电子式两种，右图所示为磁感应式车速里程表的结构简图，它由车速表和里程表两部份组成。一、车速里程表的结构及工作原理（一）机械式车速里程表车速表主要由与主动轴固定在一起的U形永久磁铁、带有转轴与指针6的铝罩、罩壳、固定在车速里程表外壳上的刻度盘5等组成。主动轴由变速器或分动器传动蜗杆经软轴驱动。不工作时，盘形弹簧4使指针6处于刻度盘的零位。当汽车行驶时，变速箱上蜗轮组件中的蜗杆带动里程表软轴旋转，再由软轴带动主动轴旋转，从而使主动轴上的永久磁铁1跟着旋转。由于蜗杆与软轴及车速里程表主动轴紧密连接在一起，它们的转速相同。永久磁铁的磁力线在铝罩上产生涡流，涡流产生的磁场与旋转的永久磁铁磁场相互作用产生转矩，使铝罩克服盘形弹簧的弹力向永久磁铁1旋转的方向旋转，直至与盘形弹簧弹力相平衡。车速越高，永久磁铁1旋转越快，转矩越大，使铝罩2带动指针6偏转的角度越大，车速的指示值越高。里程表由蜗轮蜗杆机构和数字轮组成。汽车行驶时，主动轴经3对蜗轮蜗杆驱动里程表最右边的第一数字轮，使第一数字轮上和数字显示1/10Km。从第一数字轮向左，每两个相邻的数字轮之间,又通过本身的内齿和进位数字轮传动齿轮，形成1：10的传动比。当第一数字轮转动一周，由9转到0时，由内传动齿拔动左侧第二个数字轮转动1/10圈，形成1Km数递增；当第二数字轮转动一周，由9转到0时，其左侧第三个数字轮转动1/10，以10Km数递增。其余数字轮由低位到高位的显示，计数方式均依次类推，即可显示汽车行驶里程数。（二）电子式车速里程表车速表由车速传感器（安装在车轮上变速箱蜗轮组件的蜗杆上，有光电耦合式和磁电式）、微机处理系统和显示器组成。由传感器传来的光电脉冲或磁电脉冲信号，经仪表内部的微机处理后，可在显示屏上显示车速。里程表则根据车速以及累计运行时间，由微机处理计算并显示里程。二、组合仪表速比的计算方法（一）速比的定义对机械式或传感器安装在变速器上的蜗轮组件的车速表来说，所指示车速与变速器蜗杆的转速之比即为速比。例如，车速表上的读数为60Km/h之时,变速器蜗杆的转速为36000r/h，则仪表速比为60：3600=1：600。也就是说，当车速表上的读数显示为1Km/h之时，变速箱蜗杆的转速必须为600r/h。（二）求组合仪表的理论速比理想状态下，即车速表上显示的读数与实测速度相等的情况下，所计算出来的速比称为理论速比，其计算公式为K=1：［（k1/k2）×1000/（2πR）］,K为理论速比，k1为后桥主减速比，k2为变速箱蜗轮组件的传动比，R为轮胎的滚动半径。以下举一个例子来说明如何计算组合仪表的理论速比：某轿车相关参数为：后桥主减速比5.125，变速箱蜗轮组件的传动比（即蜗轮转速与蜗杆转速之间的比值）14/3，轮胎型号为165/70R13LT8PR90/88Q，查《汽车标准汇编第五卷转向车轮其它》中的《GB/T2978-1997轿车轮胎系列》得轮胎滚动半径为273mm=0.273m。K=1：［(k1/k2)×1000/(2πR)］=1：［（5.125/(14/3)）×1000/(2×3.14×0.273)］=1:640.6,该速比即为所求的理论速比。（三）求组合仪表的实际速比如果按照理论速比来设计组合仪表，车速表往往会出现速度超差的现象，导致实测速度V2大于车速表读数V1，这是安全法规所不允许的。根据《GB7258-20004机动车安全运行技术条件》中的4.12条，车速表指示车速V1（单位：Km/h）与实测车速V2（单位：Km/h）之间应符合下列关系式：0≤V1-V2≤(V2/10)+4，由此公式可得符合条件的实测速度值如下表所示：仪表读数40Km/h60Km/h80Km/h100Km/h120Km/h实测速度32.7～40Km/h50.9～60Km/h69.1～80Km/h87.3～100Km/h105.5～120Km/h为了安全起见，必须选定一个实际速比，使V2＜V1，且符合《GB7258-20004机动车安全运行技术条件》。此处，选定一个速比K1，使仪表读数为100Km/h之时，实测速度为95Km/h。由V1/V2=K1/K得，K1=K（V1/V2）=（1/640.6）(100/95)≈1:609，当仪表读数V1=40Km/h,实测车速V2=V1K/K1=40×（1/640.6）/(1/609)≈38(Km/h)，同理可算出当仪表读数V1分别为60Km/h，80Km/h，120Km/h，实测速度V2分别为57Km/h，76.1Km/h,114.1Km/h。可见所选实际速比K1符合法规要求,可作为该款轿车的组合仪表的速比。当然，也可选其它速比，但根据所选速比计算出的实测车速要在上表的范围之内。