一、汽车动力性
汽车动力性是指汽车在良好的路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向外力决定的所能达到的平均行驶速度。汽车是一种高效率的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于其动力性的强弱。动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。
（一）汽车的动力性指标
1.汽车的最高车速
汽车的最高车速是指在水平良好路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶速度。此时汽车应为满载，且油门全开。
2.汽车的加速时间
加速时间表示汽车的加速能力，它对汽车的平均车速有很大影响，也和行驶的安全性有关。例如，在超车和闪避时，加速时间对轿车而言尤为重要。其常用的评价指标有原地起步加速时间和超车加速时间。
（1）原地起步加速时间是指汽车从静止状态下，由第一挡起步，并以最大加速度逐步换到高挡后达到某一预定的距离或车速所需要的时间。
（2）超车加速时间是指汽车用最高挡或次高挡，由某一中速全力加速到某一高速所需要的时间。
3.汽车的最大爬坡度
汽车的最大爬坡度是指汽车满载，即用最低挡在良好路面上能爬上的最大坡度，以此来表示一辆汽车的爬坡能力。由于货车在各种地区的各种道路上行驶，而越野汽车要在坏路或者无路条件下行驶，所以最大爬坡度是货车和越野汽车性能好坏的一个重要指标。控制这一指标，可以保证各种车辆的动力性相差不致太悬殊，以维持各种路面上各种车辆的畅通无阻。
（二）汽车行驶的驱动力与行驶阻力
1.汽车驱动力
在汽车行驶中，发动机发出的有效转矩Ttq，经过变速器、传动轴、主减速器后，由半轴传给驱动车轮。如果变速器传动比为ig、主减速器传动比为io、传动系统的传动效率为ηt，则传到驱动车轮的驱动力矩为
Tt=Ttq·ig·io·ηt
此时作用于驱动轮上的转矩Tt产生对地面的圆周力F0，则地面对驱动车轮的反作用力Ft为驱动汽车的外力，而这个外力就称为汽车的驱动力（其中，r为车轮滚动半径）。其数值为
Ft=(Ttq·ig·io·ηt)/r
2.汽车的行驶阻力
汽车在水平道路上等速行驶时必须克服来自地面的滚动阻力Ff、空气阻力Fw；在坡道上上坡行驶时还必须克服坡度阻力Fi。而且，汽车加速行驶时还需要克服加速阻力Fj，因此汽车行驶的总阻力包括
∑F=Ff+Fw+Fi+Fj
其中，滚动阻力和空气阻力是在任何行驶条件下均存在的，而坡度阻力和加速阻力仅在一定行驶条件下存在，如在水平道路上等速行驶时就没有坡度阻力和加速阻力。
1）滚动阻力
车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支承路面的变形，轮胎和支承路面的相对刚度决定了变形的特点。当弹性轮胎在硬路面（混凝土路、沥青路）上滚动时，轮胎的变形是主要的，此时由于轮胎内部摩擦而造成弹性迟滞损失，导致轮胎变形时不能完全回收它做的功。这种弹性迟滞损失造成了滚动阻力。
在实际中，滚动阻力不会直接应用，而是用滚动阻力系数f来表征滚动阻力的大小，在轮胎所受的法向力等条件相等的情况下，滚动阻力系数f越大，滚动阻力也越大。影响滚动阻力系数f的因素较多，如路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等。
（1）路面种类及其状态对滚动阻力系数的影响。
表2-2-1列出了车速为50km/h、汽车在各种路面上行驶时的车轮滚动阻力系数。其主要受路面种类及其状态的影响。
表2-2-1 滚动阻力系数
（2）轮胎的结构和材质对滚动阻力系数的影响。
子午线轮胎与普通斜交轮胎相比，具有较低的滚动阻力系数。减小帘布层可使胎体减薄，从而可相应降低滚动阻力系数。因此，使用高强力黏胶帘布、合成纤维帘布或钢丝帘布等，均可在保证轮胎强度的情况下减少帘布层数。
（3）汽车行驶速度对滚动阻力系数的影响。
当车速超过100km/h时，滚动阻力系数变化不大；当车速为100km/h时，滚动阻力系数随车速提高而增大较快；当车速高到一定数值后，轮胎出现驻波现象，轮胎周缘不是圆形，而是明显的波浪状，滚动阻力系数迅速增大。
（4）轮胎气压对滚动阻力系数的影响。
在硬路面上行驶的汽车，轮胎气压低时，变形较大，滚动阻力系数相应增大。随着轮胎气压增高，硬路面上的滚动阻力系数逐渐减小。
汽车在软路面上行驶，气压低，轮胎变形大，使轮胎与地面接触面积增大，单位面积压力下降，地面变形小，使滚动阻力系数相应减小。
2）空气阻力
汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力称为空气阻力。
空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分。作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向的分力，称为压力阻力；摩擦阻力是空气的黏性在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。
压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力。在一般轿车中，这几部分阻力的大致比例为：形状阻力占58%，干扰阻力占14%，内循环阻力占12%，诱导阻力占7%，摩擦阻力占9%。
3）坡道阻力（只有在上坡的时候有）
汽车上坡时，其总重力沿路面方向的分力形成的阻力称为上坡阻力，其数值取决于汽车的总重力和路面的纵向坡度。
4）加速阻力（只有在加速的时候有）
汽车在加速行驶时，要克服其质量加速运动时的惯性力，即加速阻力Fj。加速阻力包括平移质量的惯性力和旋转质量的惯性力偶矩。为了便于计算，通常把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力。
（三）汽车的行驶条件
汽车的行驶方程式
Ft=Ff+Fw+Fi+Fj
可以看出，驱动力Ft必须大于滚动阻力Ff、空气阻力Fw和坡度阻力Fi之和，才能让汽车加速行驶。若驱动力小于这三个阻力之和，则汽车无法起动，而正在行驶的汽车也将减速直至停车。因此，汽车行驶的第一个条件即汽车行驶的驱动条件为
Ft≥Ff+Fw+Fi
附着力是路面对驱动车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成正比：
Fφ=Fzφ
式中：Fz——地面作用在驱动轮上的法向反作用力。
附着系数φ与路面种类、车轮运动状况、胎压及花纹有关，行驶车速对附着系数也存在影响，在一般动力性分析中，只取附着系数的平均值，见表2-2-2。
表2-2-2 轮胎与路面间的附着系数
驱动条件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。但是驱动力若达到路面可能给出的最大切向力即附着力时，驱动轮会出现滑转现象，汽车不能前进。因此，汽车行驶应满足的第二个条件——附着条件（对于后轮驱动的汽车）为
Ft≤Fzφ
由此可以得出汽车行驶的驱动附着条件为
Ff+Fw+Fi≤Ft≤Fzφ
（四）汽车功率平衡图
汽车行驶时不仅存在着驱动力与行驶阻力之间的平衡关系，而且也存在着发动机功率与行驶的阻力功率之间的平衡关系，即发动机的有效功率始终等于机械传动损失与所有运动阻力所消耗的功率。
汽车的功率平衡关系也可以用图解法表示，纵坐标表示功率，横坐标表示车速。将发动机功率和汽车的阻力功率对应于车速的关系曲线绘在坐标上，即得到功率平衡图，如图2-2-1所示。
图2-2-1 汽车功率平衡图
1.汽车后备功率
在功率平衡图上，各挡功率曲线表示汽车在该挡上不同车速时可能发出的功率。总阻力功率曲线表示在平直良好的路面上，以不同车速等速行驶时所需要的功率。两者之间的功率差值为后备功率。
在一般情况下，维持汽车等速行驶所需的发动机功率并不大，发动机节气门开度较小，当需要爬坡或加速时，驾驶员加大节气门开度，汽车的全部或部分后备功率发挥作用。因此，汽车的后备功率越大，汽车的动力性越好。利用后备功率可以确定汽车的爬坡度或加速度。所以后备功率反映的是汽车爬坡性能和加速性能。
2.负荷率
利用功率平衡图还可以研究汽车行驶时发动机的负荷率，即在一定工况下，克服阻力所需发动机发出功率和该工况下发动机能够发出的最大功率的比值。通常可以通过发动机的负荷率来分析汽车的经济性。
（五）影响汽车动力性的主要因素
1.发动机参数的影响
1）发动机最大功率的影响
发动机功率越大，汽车的动力性越好。设计中，发动机最大功率的选择必须保证汽车预期的最高车速。最高车速越高，要求的发动机功率越大，其后备功率也就越大，加速能力和爬坡能力必然较好。但发动机功率也不宜过大，否则在常用条件下，若发动机负荷率过低，将会增加油耗。
2）发动机最大转矩
发动机的最大转矩越大，当io、ig一定时，最大动力因数也就越大，汽车的加速能力和上坡能力随之增强。
3）发动机外特性曲线的形状
两台发动机的外特性曲线形状不同，但其最大功率和相对应的转速可能相等。假定汽车的总质量、流线型、传动比均为已知，为了便于比较，并假定总阻力功率曲线与两台发动机功率曲线交于最大功率点，则后备功率较大的外特性曲线所代表的汽车具有较大的加速能力和上坡能力，因此动力性较好，而且汽车具有较低的临界车速，换挡次数减少，有利于提高汽车的平均行驶速度。
2.主减速器传动比io的影响
主减速器的传动比io不同，汽车功率平衡图上发动机功率曲线的位置也就不同（图2-2-2），与水平路面行驶阻力功率曲线的交点所确定的最高车速也不同。
主减速器的传动比io不同，汽车的后备功率也不同。io增大，发动机功率曲线左移，汽车的后备功率增大，动力性加强，但燃油经济性较差；io减小，发动机功率曲线右移，汽车的后备功率减小，但发动机功率利用率高，燃油经济性较好。
图2-2-2 io不同，发动机功率曲线位置不同
3.传动系统挡数的影响
变速器挡数增加时，发动机在接近最大功率工况下工作的机会增加，发动机的平均功率利用率高，后备功率增大，有利于汽车加速或上坡，提高了汽车中速行驶时的动力性。
4.汽车外形的影响
因为空气阻力和车速平方成正比，克服空气阻力所消耗的功率和车速的立方成正比。因此，汽车的外形是否是流线型对汽车的最高车速影响很大。流线型外形对高速汽车的动力性、经济性影响十分显著，但对汽车的爬坡能力和低速时的加速性能影响不大。
5.汽车质量的影响
汽车总质量增加时，动力因数D[1]将随之下降，而道路阻力和加速阻力随之增大，故汽车的动力性将随汽车总质量的增加而变差，最高行驶速度和上坡能力也会降低。
6.轮胎尺寸与型式的影响
汽车的驱动力与滚动阻力以及附着力都受轮胎的尺寸与型式的影响，故轮胎的选用与汽车动力性的关系十分密切。汽车的驱动力与驱动轮的半径成反比，汽车的行驶速度与驱动轮半径成正比。轮胎花纹对附着性能有显著影响，因此，合理选用轮胎花纹与型式对汽车的动力性具有重要意义。
7.汽车行驶条件的影响
汽车行驶条件影响动力性的主要因素有气候条件、高原山区和道路条件。