Для выбранной компоновочной схемы  ориентировочное значение КПД можно  определить по формуле [2]:

,

где z, k, n – соответственно число цилиндрических и конических шестерен и

число карданных шарниров, передающих нагрузку при прямолинейном движении.

       В конструкции применяются 2 карданных шарнира, и 1 коническая и 0 цилиндрических шестерен. Тогда:

. 

1.1.7 Лобовая площадь автомобиля 

      Значение  лобовой площади автомобиля , м², автомобиля выбираем ориентируясь на прототип. Для ориентировочной оценки используем зависимость: 

        ,

Где – наибольшая колея автомобиля-прототипа, м; –габаритная высота автомобиля-прототипа, м; - поправочный коэффициент. Поправочный коэффициент принимаем . 
 
 
 

1.1.8 Коэффициент сопротивления воздуха

      Коэффициент сопротивления воздуха  , Н×с²/м⁴: 

,                         (12)

где – плотность воздуха (для нормальных условий ≈ 1,22  кг/м³).

      – коэффициент обтекаемости, безразмерная величина, зависящая, главным образом, от формы автомобиля (определяется экспериментально путем продувки автомобиля в аэродинамической трубе). Для современных грузовых автомобилей коэффициенты могут принимать значения: 0,75 ÷ 1,30. Для снижения коэффициента используются кабины с обтекаемой формой, накладные элементы, обтекатели, регулируемые щитки, облицовка шасси и установка фартука под передним бампером[2]. С учетом этого примем коэффициент обтекаемости = 0,75.

         Снижения аэродинамического сопротивления автомобиля можно добиться за счет [8]:

       1 оптимизации формы передка для безотрывного обтекания потоком воздуха (дает уменьшение C_x около 8–10% от первоначального состояния);

       2 установки спойлера передка, согласовав его с формой передней части автомобиля (снижает C_x на 11–16%);

       3 оптимизации формы стойки ветрового стекла. Влияние стойки ветрового стекла на аэродинамическое сопротивление очень сильно зависит от положения и формы ветрового стекла, а также от формы передка. (Дает снижение C_x до 7%);

       4 оптимизация формы крыши. Увеличение выпуклости крыши может привести к уменьшению C_x;

       5 оптимизация задка автомобиля (позволяет снизить C_x до 15% за счет изменения угла наклона панели задка и оформления кромок в районе задней части автомобиля);

       6 установка элементов пола (наблюдается уменьшение C_x до 9%);

       7 установка спойлера задка (дополнительное снижение C_x до 7% от исходного состояния). 
 

1.2 Расчет максимальной мощности двигателя 

1.2.1 Мощность, необходимая для движения автомобиля с заданной максимальной скоростью 

       Расчет  мощности, необходимой для движения автомобиля с заданной максимальной скоростью, N_υ ведется по уравнению мощностного баланса для данного режима движения:

,

где - мощность двигателя на режиме максимальной скорости автомобиля, кВт;

       - полный вес автомобиля, Н;

       - суммарный коэффициент сопротивления дороги на режиме максимальной скорости;

        _max - максимальная скорость автомобиля, м/c;

         V_amax =115 км/ч = 31,94 м/с.

       - коэффициент сопротивления воздуха, Н∙с²/м⁴;

       - лобовая площадь, м²;

       - КПД трансмиссии.

       Величина  суммарного коэффициента сопротивления  дороги в режиме максимальной скорости ψ_υ выбирается из соображений, что максимальная скорость развивается автомобилем на горизонтальном участке дороги с усовершенствованным покрытием, находящимся в хорошем состоянии. Для этих условий значение суммарного коэффициента сопротивления дороги ψ_υ может быть принято равным значению коэффициента сопротивления качению на указанной дороге f_V. Согласно экспериментальным данным для асфальтированного шоссе

       f_V = 0,012 – 0,018.

       Принимаем f_V = 0,015.

кВт.

1.2.2 Максимальная мощность двигателя по условию обеспечения максимальной скорости автомобиля 

       Максимальная  мощность определяется по формуле С.Р. Лейдермана, связывающей мощность в произвольной точке внешней скоростной характеристики с максимальной мощностью двигателя :

,

где

 ω_e – текущее значение угловой скорости вращения коленчатого вала, рад/с.

 ω_N – скорость вращения коленчатого вала на режиме максимальной

       мощности, рад/с.

       Из

,

где – скорость вращения коленчатого вала двигателя при .

      Следует заметить, что для определения  по формуле (15) максимальной мощности двигателя  нет необходимости знать абсолютные значения и , которые в большой степени сами зависит от максимальной мощности двигателя. Поэтому целесообразно пользоваться их относительными величинами. Так, для дизелей = 1.

      Для расчета эмпирических коэффициентов a, b, c следует, ориентируясь на  современные модели двигателей. Значения эмпирических коэффициентов a, b и c можно принять:

      для дизелей со способом смесеобразования «непосредственный впрыск топлива»: a = 0,53; b= 1,56; c = 1,09 . 

1.2.3 Расчет мощности двигателя, необходимой для обеспечения заданного значения максимального динамического фактора на высшей передаче 
 

       Мощность  для режима максимального динамического  фактора на высшей передаче N_{D ,}кВт. рассчитывается по формуле:

,

где D_0max – заданное максимальное значение динамического фактора на

          высшей передаче;

     V_aD – скорость автомобиля в режиме максимального динамического

          фактора на высшей передаче, м/с.

    Для дизелей:

.        (17)

       Скорость  вращения коленчатого вала двигателя  при максимальном крутящем моменте, и скорость при максимальной мощности связаны соотношением , где – коэффициент приспособляемости двигателя по скорости. При использовании формулы С.Р. Лейдермана величина принимается для дизелей = 1,4.        

       ω_N = 314 рад/с;

       ω_М = 157 рад/с; 
 

 

1.2.4 Максимальная мощность двигателя по условию обеспечения заданного максимального значения динамического фактора на высшей передаче 

       Значение  мощности для дизелей определяется с помощью формулы С. Р. Лейдермана:

1.2.5 Окончательный выбор максимальной мощности двигателя.

      Окончательно  максимальная мощность двигателя выбираем как наибольшее значение из двух рассчитанных по описанной выше методике мощностей: .  
 

       1.3 Расчет передаточного числа главной передачи 

       Передаточное  число главной передачи рассчитывается из условия обеспечения заданной скорости автомобиля по выражению:

где   – угловая скорость коленчатого вала двигателя, соответствующая

          максимальной скорости движения автомобиля, рад/с;

        – радиус качения колеса, м;

    – заданная максимальная  скорость движения автомобиля, м/с;

    – передаточное число коробки передач.

       Для прямой передачи в коробке передач . [2]

    – передаточное число дополнительной коробки передач. 

1.4 Расчет передаточных чисел коробки передач 

       Передаточное  число первой передачи рассчитывается из условия преодоления заданного (для первой передачи) максимального сопротивления дороги, характеризующегося суммарным коэффициентом сопротивления дороги , по формуле:

,

где – полный вес автомобиля, Н.

      – максимальный крутящий  момент двигателя, Н·м.

       –  КПД трансмиссии. 

       Значение  максимального крутящего момента  определяется из формулы:

где – мощность двигателя при максимальном крутящем моменте, кВт.

     – скорость вращения коленчатого  вала двигателя при  , рад/с.

       Окончательная мощность двигателя  выбираем из условия обеспечения заданного максимального значения динамического фактора и .

= 48,796 кВт.

       Рассчитанное  значение должно быть проверено по условию возможности реализации максимальной силы тяги по сцеплению колес с дорогой:

,

где – максимальная сила тяги на первой передаче, Н;

       – максимальная сила тяги, которая может быть реализована  по

            условиям сцепления  колес с дорогой, Н.

       Значение  передаточного числа первой передачи по условиям сцепления колес с  дорогой должно удовлетворять неравенству:

    Условие по сцеплению колес с дорогой выполнено.

 

       Максимальная  сила тяги по сцеплению определяется по формуле:

,

где – сцепной вес автомобиля (вес, приходящийся на ведущие колеса), Н.

      φ – коэффициент сцепления колес с дорогой (φ = 0,8). [2]