CD——空气阻力系数。
空气阻力作用于由风洞试验测得的风帆中心，以代替分布于整个汽车表面的力。
为考查汽车造型对空气阻力的影响，在图1.7所示的4种车头和4种车尾组合的轿
车模型上做空气阻力系数CD值的测定实验。实验结果表明，用完全圆形的车头C型，代替挡风玻璃倾角45°阶梯形车头D型，对减小汽车空气阻力并无明显改善，但比较陡的挡风玻璃(E)或垂直的挡风玻璃(F)，使CD值显著增加。
图1.7 轿车模型的空气阻力系数CD 由图中所示Z型车尾呈细长的a)
CD随车型变化 b)汽车模型 空气阻力系数CD值最小，但这
种造型是不实际的。车尾装上适当尺寸的扰流板、保险杠下部或驾驶室顶部安装适当的导流板，都会减小空气阻力系数。
为减小干扰阻力，首要的是减少车身外突起物的数量，其突起物的形状也最好接近流线型。
1.2.2.3 坡度阻力
如图1.8所示，当汽车上坡行驶时，其重力沿坡道斜面的分力Fi表现为对汽车行驶的一种阻力，称坡度阻力。坡度阻力Fi(N)按下式计算：
Fi?Gsin? (1.12)
坡道的表示方法是用坡度
i，即用坡高h与底长S之比表示：
式中?——道路坡度角(°)。
i?sin?图1.8 汽车的上坡阻力 当坡道角?<10°～15°时， ?tan??i，则：
h?100%?tan? S
Fi?Gsin??Gtan??Gi (1.13)
由于坡度阻力Fi与滚动阻力Ff均属与道路有关的汽车行驶阻力，故常把这两种阻力之和称为道路阻力F?(N)，即
令?F??Ff?Fi?fGco?s?Gsin? (1.14)
?fcos??sin?，?称为道路阻力系数。
?1，sin??i，则
当坡度角?较小时，cos?
F??Ff?Fi?Gf?Gi?G(f?i)?G? (1.15)
1.2.2.4 加速阻力
汽车加速行驶时，需克服其质量的惯性，这就是加速阻力Fj。汽车质量分为平移质量和旋转质量(飞轮、车轮等)两部分。加速时平移质量要产生惯性力，旋转质量要产生惯性力
偶矩，为了便于计算，一般把旋转质量的惯性力偶矩，转化为平移质量的惯性力，并以系数
?作为换算系数，则汽车加速时的加速阻力Fj(N)为，
Fj??mdu (1.16) dt式中?——汽车旋转质量换算系数，(?＞1), 主要与飞轮、车轮的转动惯量，以及传动系的
传动比有关；
m——汽车质量，(kg)；
du——汽车行驶加速度，(m/s2)。 dt
1.3节 汽车的行驶方程式与汽车行驶条件 1.3.1 汽车行驶方程式
根据上节分析的汽车各行驶阻力，可以得到汽车的行驶方程式为
Ft?Ff?FW?Fi?Fj
Ttqigi0?TCDAua2du 或?Gfcos???Gsin???m (1.17)
r21.15dt 该方程式表示了驱动力与行驶阻力的数量关系，但并未经过周密的推导。本节将对汽车
各部分取隔离体，进行受力分析，以便更具体确切地说明汽车的总体受力，同时推导出旋转质量换算系数?并建立汽车行驶方程式。
1.3.1.1 从动轮在加速过程中的受力分析
图1.9 加速时车轮的受力图 图1.10 加速时驱动轮的受力图
W1 —从动轮上的载荷 m1—从动轮的质量 W2—驱动轮上的载荷 m2—驱动轮的质量
Fz1—地面对从动轮的法向反作用力 Fz2
—地面对驱动轮的法向反作用力
IW1—从动轮的转动惯量 IW2—驱动轮的转动惯量
FP1—从动轴对从动轮的推力 FP2—驱动轴对驱动轮的阻力 Fz1—地面切向反作用力 Tf1—从动轮滚动阻力偶矩 Fx2地面切向反作用力 m1du—从动轮平移惯性力 Tf2—驱动轮的滚动阻力偶矩 dtd??IW1—绕从动轮重心的惯性力偶 Tt—半轴作用于驱动轮的力矩 dt 图1.9为加速时从动轮的受力图。
根据力(力矩)平衡条件，沿水平方向各力合力为零，即
FP1?m1du?Fx1 (1.18) dtd? dt绕车轮中心力矩之和为零，即 由于Tf1/rFx1r?Tf1?IW1?Ff1，??ua/r，则上式可写成
Fx1?Ff1?IW1du (1.19) 2rdtIW1du) (1.20) r2dt故从动轴对从动轮的推力为
FP1?Ff1?(m1?可见，推动从动轮前进的推力，要克服两种阻力，即从动轮的滚动阻力和从动轮的加速
阻力。加速阻力又由平移质量的加速阻力m11.3.2 汽车的行驶条件
由汽车的行驶方程得：
I1dudu和旋转质量的加速阻力W所组成。 dtr2dt?Gdu?Ft?(Ff?FW?Fi) gdt 可见，驱动力必须大于滚动阻力、坡度阻力和空气阻力后，才能加速行驶。若驱动力小于这三个阻力之和，则汽车无法开动，正在行驶中的汽车将减速直至停车。因此，汽车行驶的第一个条件为
Ft?Ff?FW?Fi (1.25)
此条件为汽车行驶的驱动条件，但它并不是汽车行驶的充分条件，实际上，驱动力是受附着力限制的。增加发动机转矩及增大传动比，可以增大驱动力。但驱动力达到路面可能给出的最大切向力，即附着力F?时，驱动轮会出现滑转现象，汽车不能前进。
附着力是路面对驱动轮切向反力的极限值，在硬路面上，它与驱动轮法向反作用力Fz2成正比，即
Fx2max?F??Fz2?
驱动轮地面法向反作用力与汽车的总体布置、行驶状况及道路的坡度有关。式中?为附着系数，它与路面的种类和状况、车轮运动状况、胎压及花纹有关，行驶车速对附着系数也有影响。
在一般动力性分析中只取附着系数的平均值，见表1.2。
表1.2 轮胎与路面间的附着系数 路面 干燥的沥青或混凝土路面 潮湿的混凝土路面 潮湿的沥青路面 碎石路面(干) 碎石路面(潮湿) 土路(干) 土路(湿) 土路(泥) 雪路(松软) 雪路(压实) 冰路面 普通轮胎 0.70～0.80 0.5 0.45～0.6 0.60～0.70 0.40～0.50 0.50～0.60 0.30～0.40 0.15～0.25 0.20～0.35 0.20～0.35 0.10～0.20 高压轮胎 0.50～0.70 0.4 0.35 0.50～0.60 0.30～0.40 0.40～0.50 0.20～0.40 0.15～0.25 0.20～0.35 0.12～0.20 0.08～0.15 硬路面的接触强度大，地面的坚硬及微小的凸起物和轮胎表面的机械啮合作用等，使轮胎与地面之间产生较大的附着力，故附着系数较大。潮湿的路面和微观凸凹、被污秽、灰尘所填的路面，附着系数下降。
轮胎气压对附着系数有较大的影响，在干燥的硬路面上，降低轮胎的气压，轮胎与路面微观不平处的啮合面积增大，使附着系数加大。在潮湿的硬路面上，适当提高轮胎气压，可
以提高对路面的单位压力，有利于挤出接触处的水分，附着系数提高。此外，在硬路面上行驶的汽车，胎面花纹做成浅而细的形状，可以增强胎面与路面上微观突起物间的啮合作用，有利于提高附着系数。在软路面上行驶的汽车，胎面花纹做成粗而深的花纹，可增大嵌入轮胎花纹内的土壤的剪切断面，达到提高附着系数的目的。轮胎花纹做成具有良好的排水功能的形状，提高汽车在潮湿路面上的附着系数。
行驶车速对附着系数也有影响。在硬路面上，车速增加时，轮胎来不及与路面微小凸起部分很好啮合，附着系数下降。雨天在硬路面上行驶，车速提高时，轮胎与路面间的水不易被挤出，使附着系数显著下降。在松软路面上行驶的汽车，由于汽车车速的提高，车轮的作用力很容易破坏土壤的结构，造成附着系数也下降。
应当明确，附着力并不是汽车受到的一个力，它只是路面给车轮切向力的极限值。当地面切向力达到此值时，驱动轮将产生滑转，汽车不能行驶，因此，汽车行驶应满足的第二个条件——附着条件为(对于后轮驱动的汽车)
Fx2?Ft?Ff2?F??Fz2? (1.26)
而
Ft?Fz2(f??)
f??，所以上式可近似为
式中
Ft?Fz2?或Ft?Fz?? (1.27)
Fz?——作用于所有驱动轮上的地面法向反作用力。
Ff?FW?Fi?Ft?Fz?? (1.28)
图1.12为汽车加速上坡受力图。可推导出Fz1、Fz2随上述条件变化而变化的规律。
联立式(1.25)和式(1.27)得汽车行驶的驱动与附着条件为
这就是汽车行驶的必要与充分条件。
图1.12 汽车加速上坡受力图
1.4节 汽车驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图 1.4.1 驱动力—行驶阻力平衡图 前面得到汽车的行驶方程式为
Ft?Ff?FW?Fi?Fj
2Ttqigi0?TCDAuaGdu?Gfcos???Gsin???或 r21.15gdt 此方程表明了汽车行驶时，驱动力和各行驶阻力之间的平衡关系。当发动机转速特性、
变速器传动比、主减速比、机械效率、车轮半径、空气阻力系数、汽车迎风面积及汽车总质