以前在农村经常能看到拖拉机的身影,一般都是用来干重活的,比如拉粮食、石子、砖头、水泥等,拉重物很轻松。有人说,别管多重的东西,只要能装得下就能给你拉走,足以看出它的力气有多大。而令人难以置信的是,它居然只是一个单气缸发动机,也就是只有一个气缸的小发动机。按照账面数据来说,一个拖拉机最大力气只有15匹左右,高一点的有25匹的。而就算一辆1.4排量的自吸四缸轿车,也要八十几匹马力,差距还是很大的。
也有人用拖拉机和汽车进行拔河比赛,普通的前驱车辆根本不是拖拉机的对手。这也就是说,拖拉机在起步以及低速时,力气要比汽车大,发动机那么小,为什么有那么大力气呢?
这就不得不知道扭矩的作用。阿基米德曾经说了一句名言,给我一个支点我就能撬动地球,说的是利用杠杆原理,其实就是利用杠杆把扭矩放大了。比如说我们用扳手拧螺丝,一个长扳手和一个短扳手,由于长扳手力臂长,所以扭矩也就更大。我们用一样的力气拧扳手,长扳手拧的螺丝会更紧。到了发动机上也一样,发动机的曲轴力臂越长,那发动机曲轴转动的力也就更大,发动机的扭矩也就越大。很显然,拖拉机的力臂更长,所以扭矩也更大。
那么汽车为什么不把曲轴力臂做长,让力气大一些呢?因为力臂越长,那发动机的体积就需要越大,一辆车的配件很多,发动机舱没有太大的地方,会放不下一个庞大的发动机。其次,曲轴转动一圈需要的燃料也更多,这样会非常费油,不划算。另外,力臂越长,转动一圈的行程也就更长,需要的时间也就更多,转速会变慢。还是两个扳手,一个20厘米长,一个10米长,都是转动一圈,在没有很大阻力的情况下,肯定20厘米转的更快。
而汽车并不是用来干重体力活的,更重要的是能跑快。所以从发动机方面来说,扭矩不可以做的过大。阻力最大的时候就是起步时的静摩擦力,只要能顺利起步就可以。
除了发动机本身扭矩差别以外,其实还有一个重要部件有差别,那就是变速箱。变速箱的作用是放大扭矩的,变速箱的齿比越大,扭矩被放大的也会越大。简单来说,为了放大扭矩,就相当于一个小齿轮带动大齿轮旋转,这样只需一个很小的力就可以带动很重的物体。就好比骑变速自行车,前盘很小,后盘很大的时候,蹬起来非常省力,爬很大的坡也很轻松,这就是放大扭矩的作用。
通过这个原理我们就能知道,拖拉机变速箱的齿比会更大,因此在低速时力气更大。这主要是其应用场景决定的,拖拉机大多都是低速行驶,并且干重活,也就是说可以跑不快,但是力气必须足够大。而汽车就不一样了,主要是用于乘坐人的,而不是拉货。低速时可以力气小一点,但是需要能跑快了,并且发动机的转速也可以很高。一辆拖拉机的最高转速也就两三千转,而一辆汽车的最高转速可达五六千转,是拖拉机的两倍还多。不仅是拖拉机,那些重型大货车,虽然发动机本身的扭矩很大,但是其变速箱低挡位时的齿比也很大,这样低速更有力气。
所以说,力气的大小不仅仅是发动机构造的不同,更重要的是变速箱的设计。齿比设计的越大,力气也就越大,但速度越慢。齿比越小,力气越小,但速度快。