面向工程應(yīng)用的《汽車設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革研究

賈倩

【摘 要】隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，《汽車設(shè)計(jì)》的內(nèi)容也在不斷發(fā)展變化。傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和模式已明顯落后工程實(shí)際的需求和當(dāng)今時(shí)代技術(shù)的更新，本文結(jié)合山東交通學(xué)院車輛工程專業(yè)《汽車設(shè)計(jì)》課程，提出多種教學(xué)方法結(jié)合使用的改進(jìn)方法，并進(jìn)行相關(guān)教學(xué)實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代工程素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】《汽車設(shè)計(jì)》課程；教學(xué)方法；實(shí)踐教學(xué)

《汽車設(shè)計(jì)》課程是我校車輛工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，本課程主要研究汽車整車和底盤各主要總成與零部件的設(shè)計(jì)理論和方法。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握汽車各總成結(jié)構(gòu)方案的選擇及汽車底盤主要零部件相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，從而為今后從事汽車相關(guān)設(shè)計(jì)工作打下良好基礎(chǔ)。傳統(tǒng)教學(xué)方法難以滿足現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)的要求，對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行改革，提高學(xué)生分析與解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

1 多種教學(xué)方法相結(jié)合

1.1 在教學(xué)中采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，在課堂教學(xué)中把理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)掘?qū)W生潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。在《汽車設(shè)計(jì)》這門課程中，制定任務(wù)時(shí)可以根據(jù)每章所講授的知識(shí)點(diǎn)制定具體的設(shè)計(jì)任務(wù)，如“驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)”一章中，設(shè)立“驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)”設(shè)計(jì)任務(wù)，將學(xué)生分成幾個(gè)小組，每個(gè)小組給定不同的初始設(shè)計(jì)參數(shù)，在任務(wù)實(shí)施階段，各小組成員間分工合作，設(shè)計(jì)出最佳的設(shè)計(jì)成果。

汽車底盤中的七個(gè)總成和整車設(shè)計(jì)共計(jì)八個(gè)大模塊，每個(gè)模塊再分解成多個(gè)小的零件設(shè)計(jì)任務(wù)和總成設(shè)計(jì)任務(wù)。盡量指導(dǎo)學(xué)生多利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，先計(jì)算選擇參數(shù)，確定設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)；然后利用三維設(shè)計(jì)的相關(guān)軟件如CATIA、UG或者Pro/e完成零件的三維建模；再利用有限元分析軟件如ANYSYS或者NASTRAN等對(duì)零件在各種工況下的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行分析，針對(duì)零件的薄弱部位進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；對(duì)于總成設(shè)計(jì)還可以在完成零件的三維裝配后，利用虛擬運(yùn)動(dòng)仿真軟件如ADAMS進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，發(fā)現(xiàn)裝配干涉和運(yùn)動(dòng)干涉，避免設(shè)計(jì)缺陷，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和綜合應(yīng)用。

1.2 將實(shí)際工程設(shè)計(jì)實(shí)例引入到教學(xué)中

原有的《汽車設(shè)計(jì)》只局限于汽車零部件的參數(shù)選擇和零件的強(qiáng)度和剛度的校核；而現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)的流程的還包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能優(yōu)化、運(yùn)動(dòng)仿真和校核以及結(jié)構(gòu)、性能試驗(yàn)，是優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助一體化設(shè)計(jì)相結(jié)合。原有設(shè)計(jì)知識(shí)單一，單純從靜力學(xué)角度思考零部件設(shè)計(jì)，與現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)理念有較大偏差，學(xué)生畢業(yè)后無(wú)法迅速融入實(shí)際的汽車零部件設(shè)計(jì)中去。上課時(shí)可以結(jié)合某一個(gè)汽車零部件的實(shí)際設(shè)計(jì)案例，讓學(xué)生全面了解實(shí)際工作中的設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。

1.3 將課程設(shè)計(jì)融入《汽車設(shè)計(jì)》課堂教學(xué)中

我校的《汽車設(shè)計(jì)》課程教學(xué)分為理論授課和課程設(shè)計(jì)。理論授課在 48 學(xué)時(shí)，理論教學(xué)通常不講授課程設(shè)計(jì)的知識(shí)內(nèi)容，以往的課程設(shè)計(jì)是在《汽車設(shè)計(jì)》理論課結(jié)束后，集中在兩周內(nèi)進(jìn)行，通過(guò)課程設(shè)計(jì)補(bǔ)充完善一些理論授課中欠缺的內(nèi)容。

改革后將《汽車設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容及時(shí)穿插到理論課堂教學(xué)中，讓學(xué)生逐步掌握各個(gè)設(shè)計(jì)步驟。在理論授課時(shí)，按照課程設(shè)計(jì)的模式先給出一組參數(shù)，按照課程設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。例如課程上到懸架章節(jié)，就根據(jù)所給參數(shù)，確定該車型懸架的型式、選擇合理的彈簧型式、計(jì)算彈簧的各個(gè)主要參數(shù)等。這樣不僅可以減輕學(xué)生課程設(shè)計(jì)時(shí)的負(fù)擔(dān)，還可以改善《汽車設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中將理論與實(shí)際緊密結(jié)合。

2 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

教學(xué)探索需要進(jìn)一步融入工程應(yīng)用能力培養(yǎng)、考核等內(nèi)容，改變目前以書(shū)面試卷考試為主的評(píng)價(jià)形式，建立面向工程應(yīng)用能力的考核體系，切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生的能力和素養(yǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.1 課外大作業(yè)的布置

課后作業(yè)是強(qiáng)化學(xué)生熟練掌握課程基本知識(shí)的一個(gè)基本教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程教學(xué)改革在講完各個(gè)總成設(shè)計(jì)后，以 6人為 1 組，布置一個(gè)大作業(yè)。要求每個(gè)同學(xué)在課程結(jié)束前必須完成至少一項(xiàng)大作業(yè)。比如整車設(shè)計(jì)，老師給定設(shè)計(jì)書(shū)，要求每個(gè)人根據(jù)設(shè)計(jì)題目中的具體特點(diǎn)，先進(jìn)行整車主要參數(shù)選擇，然后進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋以及車輪的選型，根據(jù)所選總成進(jìn)行整車性能計(jì)算，實(shí)現(xiàn)整車的優(yōu)化匹配并繪制車輛的總體布置圖課外大作業(yè)的布置，能充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性，使學(xué)生能夠融會(huì)貫通所學(xué)知識(shí)，真正起到培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)和解決問(wèn)題的能力。

2.2 強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)功能，“真刀實(shí)槍”操練技能

目前課程設(shè)計(jì)存在以下問(wèn)題：

1）部分學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的重要性認(rèn)識(shí)不足，重課堂理論學(xué)習(xí)輕實(shí)踐，態(tài)度不端正，對(duì)所提供的參考資料不加分析，盲目模仿，甚至照搬照抄。

2）學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的先修基礎(chǔ)課程（機(jī)械制圖、公差配合與測(cè)量技術(shù)、工程力學(xué)等）掌握不牢，尤其是機(jī)械制圖的基礎(chǔ)薄弱。集中表現(xiàn)為：圖紙中視圖擺放方位不合理，裝配圖中有的零件無(wú)法裝入和拆卸、尺寸標(biāo)注不規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)件尺寸隨意確定、剖面線和中心線忘記畫(huà)、標(biāo)題欄書(shū)寫(xiě)不規(guī)范、技術(shù)要求沒(méi)有或者亂寫(xiě)等。

課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐性教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。因此，需要強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)功能，“真刀實(shí)槍”操練解決工程問(wèn)題的能力。課程設(shè)計(jì)課題從汽車企業(yè)實(shí)際需要篩選出來(lái)，嚴(yán)格按照汽車零部件設(shè)計(jì)的實(shí)際研發(fā)和制造標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生。對(duì)于學(xué)生課程作業(yè)，尤其是零部件圖紙由學(xué)校教師和企業(yè)工程師共同考評(píng)，并選擇優(yōu)秀學(xué)生作業(yè)，進(jìn)一步指導(dǎo)使課程設(shè)計(jì)成果直接轉(zhuǎn)化為企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)文件。

2.3 引入先進(jìn)設(shè)計(jì)方法

計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，要將現(xiàn)代的設(shè)計(jì)手段、設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到汽車設(shè)計(jì)教學(xué)中。從培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力出發(fā)，在《汽車設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)中提供必要的CAD應(yīng)用訓(xùn)練，要求學(xué)生采用CAD軟件繪制設(shè)計(jì)圖紙，尤其是掌握三維到二維的轉(zhuǎn)換；引入 CAE設(shè)計(jì)軟件，要求學(xué)生能利用CAE軟件進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變和運(yùn)動(dòng)干涉等方面的工程分析；引入Matlab實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，要求學(xué)生初步掌握Matlab的簡(jiǎn)單使用，使學(xué)生加深對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理解和應(yīng)用，減輕學(xué)生設(shè)計(jì)中反復(fù)優(yōu)化計(jì)算的工作量，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)《汽車設(shè)計(jì)》課程改革，可以提高學(xué)生汽車設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用能力，改革的成果在隨后的畢業(yè)設(shè)計(jì)中可以推廣應(yīng)用，另外車輛工程其他專業(yè)課程也可以借鑒《汽車設(shè)計(jì)》課程改革的經(jīng)驗(yàn)，在各個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)。《汽車設(shè)計(jì)》課程改革教學(xué)研究成果將有很好的應(yīng)用前景。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]