首先，实际上并不是说两辆车时速一样，发动机转速就要一样的。至于为什么不一样，原因就有很多啦，比如：
【1】变速箱传动比不一样
就算车速相同，不同车型的传动比也不一定是一样的，而且一般不会是一样的。所以相同时速对应的发动机转速也是不一样的。在说明白一点的话，就假设车轮转速是w，传动比是i，发动机转速是r，那么不考虑单位转换的话，“r=i*w”。传动比i不一样的话，即使车轮转速w一样，发动机转速r也不一样。
【2】车轮半径不一样
况且，每辆车车轮半径也不一样（轮胎充气程度不一样，车轮半径也不一样），那么即使轮速一样，车速也不一样。当然，车速表大部分测的都是变速箱输出轴速，与车轮半径无关，所以题主不深究的话可以忽略这一点。
【2】仪表误差
退一万步，即使变速箱传动一样，而且车速一样，那么发动机转速理应一样。但是由于车速表或者转速表的误差，还是可能会导致车速表或者转速表的读数不一致。
所以说，即使两辆车时速一样，发动机转速也并非需要一样，没必要追求这个一致性，我相信题主的强迫症也没有严重要这个程度吧~
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然后关于第二个问题，我想说的是，对于变速箱传动比的设定，不仅仅只顾忌经济燃油性的。关于变速器的传动比设定问题是非常复杂的问题，也是一辆车在设计研发阶段需要设计的重点之一，它关系到很多参数，比如车重、比如发动机功率等等。这里简单说一下题主就能理解了。
在车辆的传动系中，变速器的作用远远不止是将发动机的转速按比例减小这么简单，而变速箱更重要的作用，是在减速的同时，提高发动机的输出扭矩。实际上，别看发动机“轰隆隆”地那么粗暴，它要想轻松的驱动一辆1吨多重的车还是蛮吃力的。这时候，就要变速箱来“减速增扭”了。这样，发动机就能驱动车辆了。
而且，变速箱的传动比越大，“减速增扭”的效果就越明显，体现在车子上就是车子的动力性更强！
而如果像题主说的，单纯考虑燃油经济性将转速调低（实际上也就是减小变速箱传动比）的话，那么就会减小车子的动力性！
别看一般爬坡都是用一二档，让大家误以为只有低档踩需要强大的动力，实际上不是的。当高档车速很快时，空气阻力是不可小看的。而且有时候需要高速爬坡等，所以高档也是需要一定动力性保证的。而且，这里面还涉及到发动机匹配的问题，比较复杂。
所以，车子变速箱在设计的时候，不能一味考虑燃油经济性而盲目减小传动比。还需要考虑其他综合因素的。毕竟，汽车还是一种动力工具，一定的动力性是必要的。
