Розрахунок і побудова діаграми силового балансу автомобіля
Тягова сила Ркна ведучих колесах автомобіля при його русі витрачається на долання сил опору руху, а рівняння силового балансу в такому випадку має вигляд:
Рк = Рf ± Рα +Рw ± 
·Рj = Рψ + Рw ± ·Рj, (2.11)
де Рψ = Рf ± Рα – рівнодійна сил опору дороги;
– коефіцієнт обертових мас автомобіля (маховик і всі деталі, що до нього приєднуються); ік – передавальне число коробки передач; Gа0 – вага порожнього; Gа – вага завантаженого автомобіля.
Вільну силу (запас сили тяги) автомобіля визначають як різницю між силою тяги і силою опору повітря,тобто:
Ра = Рк – Рw. (2.12)
Проведено розрахунки сил для силового балансу легкового автомобіля, основні параметри якого наступні.
Маса легкового автомобіля з об’ємом циліндрів інжекторного двигуна 2000см3 –1525кг; максимальна потужність двигуна Nemax=Nmax= 65кВт; gN =237г/кВт.год – ефективна витрата палива при Nemax; частота обертання колінчастого вала при Nemax – nN= 5200 хв-1; максимальна швидкість руху автомобіля 
км/год; коефіцієнт опору дороги 
= 0,3.
Аавтомобіль рухається рівномірно, горизонтально (α=0)по сухому асфальту; передавальні числа: головної передачі – і0 = 3,09; КПП – 3,64 (перша передача), 1,95(друга), 1,36 (третя). 0,94 (четверта), 0,78 (п’ята); радіус колеса автомобіля 
= 0,33м; коефіцієнт обтічності автомобіля Кв = 0,3; потужність, крутний момент беруться з зовнішньої характеристики двигуна.
За формулою (2.5) знаходимо сумарну силу дорожнього опору за умови, що автомобіль рухається по горизонтальній площині (α=0; 
=0,3) :
Н.
Швидкість руху автомобіля визначаємо за наступною формулою:
. (2.13)
Після підстановки значень розрахункових параметрів отримаємо формулу:
м/с. (2.14)
Для прийнятих частот обертання колінчастого вала двигуна (таблиця 1.1) і заданих за умовою передавальних чисел коробки передач проводимо розрахунки можливих швидкостей автомобіля.
Результати розрахунку наведено в таблиці 2.6.
Таблиця 2.6 – Результати розрахунку можливих швидкостей автомобіля
| Швидкість автомобіля, Vі м/с при пе, хв.-1 | Передавальне число КПП | ||||
| Ік1= 3,64 | Ік2= 1,95 | Ік3= 1,36 | Ік4= 0,94 | Ік5= 0,78 | |
| 2,42 | 4,51 | 6,47 | 9,36 | 11,28 | |
| 6,04 | 11,28 | 16,18 | 23,40 | 28,20 | |
| 9,67 | 18,05 | 25,88 | 37,44 | 45,13 | |
| 13,30 | 24,82 | 35,59 | 51,49 | 62,05 | |
| 15,71 | 29,33 | 42,06 | 60,85 | 73,33 | |
| 16,92 | 31,59 | 45,29 | 65,53 | 78,97 |
Силу опору повітряного середовища Pw (Н) визначаємо за формулою (2.2).
Формула (2.2) після підстановки параметрів: 
= 0,3 Н ∙ с2 / м4 (таблиця 2.2) ; для автомобіля, літраж якого 
см3 і площа міделя F = 1,3м2 (таблиця 2.3), – набуває вигляду:
, Н (2.15)
Результати розрахунку наведено в таблиці 2.7.
Таблиця 2.7 – Результати розрахунку сил опору повітря
Сила опору повітря,  , Н; при пе, хв.-1
| Передавальне число КПП | ||||
| Ік1= 3,64 | Ік2= 1,95 | Ік3= 1,36 | Ік4= 0,94 | Ік5= 0,78 | |
| 2,28 | 7,93 | 16,33 | 34,17 | 49,62 | |
| 14,24 | 49,63 | 102,10 | 213,55 | 310,14 | |
| 36,47 | 127,49 | 261,21 | 546,68 | 794,32 | |
| 68,99 | 240,25 | 493,99 | 1033,98 | 1501,58 | |
| 96,25 | 335,50 | 689,92 | 1444,06 | 2097,14 | |
| 111,65 | 389,19 | 707,42 | 1674,73 | 2432,14 |
Визначаємо силу тяги Рк на ведучих колесах за формулою (2.8), прийнявши ККД трансмісії згідно з таблицею 2.6 – 
:
,Н. (2.16)
Для визначення залежності сили тяги на ведучих колесах від швидкості руху автомобіля (кількості обертів колінчастого вала двигуна) і певної передачі коробки передач беремо значення Ме з таблиці 1.1.
Результати розрахунку наведено в таблиці 2.8.
Таблиця 2.8 – Результати розрахунку сили тяги автомобіля
| Сила тяги, Рк, Н при Ме | Передавальне число КПП | ||||
| Ік1= 3,64 | Ік2= 1,95 | Ік3= 1,36 | Ік4= 0,94 | Ік5= 0,78 | |
| 134,9 | 4277,0 | 2291,2 | 1598,0 | 1151,5 | 916,5 |
| 146,5 | 4644,7 | 2488,2 | 1735,4 | 1199,5 | 995,3 |
| 147,46 | 4675,1 | 2504,5 | 1746,8 | 1207,3 | 1001,8 |
| 134,9 | 4276,9 | 2291,2 | 1598,0 | 1104,5 | 916,5 |
| 119,4 | 3785,5 | 2027,9 | 1414,4 | 977,6 | 811,2 |
| 109,47 | 3470,7 | 1859,3 | 1296,7 | 896,3 | 743,7 |
Максимально допустима (без буксування) сила тяги автомобіля:
Для легкового автомобіля при русі по сухому асфальту чисельне значення коефіцієнта зчеплення приймаємо 
=0,6 (таблиця 2.1), а також , враховуючи, що для задньоприводного автомобіля 
= (0,50…0,56)∙Ga, знаходимо = 0,53∙1525∙9,81= 7928,93 Н. Необхідною умовою для руху автомобіля без буксування є: 
.
Отже, у нашому випадку сила зчеплення коліс автомобіля з дорогою становить:
Н.
Порівнюючи отриманий результат з даними таблиці 2.8, встановлюємо, що умова руху автомобіля без буксування виконується.
Для побудови таблиці 2.8 використано таблицю 1.1, де наведено значення Ме=f(ne). Отже, використовуючи дані таблиць 1.1 і 2.9, можна побудувати тягову характеристику автомобіля залежно від частоти обертання колінчастого вала двигуна.
Для побудови діаграми силового балансу залежно від швидкості руху автомобіля в м/с достатньо замінити по осі абсцис частоти обертання відповідними для різних передач КПП швидкостями . Швидкість автомобіля в км/год визначається множенням значень швидкості в м/с на коефіцієнт 3,6.
Діаграма силового балансу будується за зразком, що наведено на рисунку 2.2, де графіки сил опору кочення, опору повітря і сил тяги на ведучих колесах побудовані у залежності від швидкості руху автомобіля.
I, II, III, IV, V – Pk для відповідних передач КПП; 1 – Рψ+ Рw; 2– Рw; 3 – Рψ
Рисунок 2.2 – Діаграма силового балансу автомобіля
Із рисунку 2.2 видно, що графік сили тяги на четвертій і п’ятій передачах (криві IV, V) перетинаються з сумарною кривою сил опору коченню і опору повітря (крива 3) при швидкості 164 км/год, що і є максимальною швидкістю руху автомобіля.