汽車液壓傳動技術及其工程實踐應用講義編寫探討與體會

張智明 張娟楠 王毅剛 陳翌 章桐

摘要：液壓傳動技術及其工程實踐應用越來越廣泛，但目前液壓傳動課程教材內容側重于傳統機械方面，與汽車專業結合不夠緊密，給學生造成液壓傳動技術與汽車專業相關性不大的印象，降低了學習興趣。因此，編寫一本適合汽車專業人才培養要求的專業講義是汽車類高校教材建設的一項重要工作。在編寫講義《汽車液壓傳動技術及其工程實踐應用》的過程中，應重視當前汽車行業需求，在整合汽車理論、汽車構造和汽車設計課程中涉及的液壓傳動技術知識的基礎上，重點闡述液壓傳動技術在汽車上的典型應用，并增加液壓傳動技術在新能源汽車中的工程實踐應用，拓展了專業知識點，努力完善講義的內容和形式，保證講義質量和滿足汽車專業學生的實際使用。

關鍵詞：汽車專業；液壓傳動技術；講義編寫內容；新能源汽車工程實踐；困難及解決措施

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）36-0197-04

一、背景

目前我國汽車工業蓬勃發展，為車輛工程專業學生提供了寬廣的舞臺，同時也對工程技術人員的綜合能力提出了更高的要求。當今社會需要掌握全面工程技術知識的復合型人才，既要求對汽車理論、汽車構造和汽車設計等專業知識了解，也要對電子、流體、液壓傳動技術等相關技術具有一定的理論和實際工程水平。《流體力學與液壓傳動技術》是我校汽車學院本科生的卓越工程師核心課程之一，也是汽車學院本科生的專業必修課，涉及6個班200多人的教學工作，其教學成果直接滲透到學生專業課程的學習中，是本科生知識體系構架中重要的一環。筆者在這門課中主講液壓傳動技術部分的教學工作，對這門課有一定的理解和認識，具有國外教學經驗。在長期的教學過程中，通過對教學效果的自我審查以及結合學生提出的很多中肯的意見和建議，總結出目前教學過程中出現的問題主要有兩點：一是講義問題。因為目前汽車專業學生液壓傳動技術課程沒有指定教材，使學生認為這門課或這部分內容可有可無，或者是想認真學習課程的學生摸不到頭緒，無法系統地學習。二是液壓傳動技術與汽車相關關系的問題。因為傳統液壓傳動技術教學應用側重于機械方面，因此基于機械類教材教學講授過程中不免引入很多機械方面的例子和應用，這讓汽車專業學生覺得液壓傳動技術這部分教學內容與他們沒有很大關系。但實際情況是：液壓傳動技術在汽車上確實有著廣泛的應用，比如汽車的液壓助力轉向系統中液壓缸助力轉向機構、汽車液壓懸架系統、ABS防抱死液壓系統中的原理與應用、自動變速器液壓系統、液壓制動系統、液壓減震系統、VVT-i系統中氣門控制的液壓執行器裝置等，在汽車上的工程應用十分廣泛。這些教學經歷使我們深刻地認識到液壓傳動技術在汽車上的廣泛應用空間和目前缺乏一本適合我校汽車專業學生的液壓傳動技術講義這一現實情況。因此，從《液壓傳動技術》教學中存在的教學問題以及液壓傳動技術在汽車上的典型應用，編寫一本液壓傳動技術及其工程實踐應用講義對學生和學科建設來說都是十分必要的。但目前缺乏液壓傳動技術及其工程實踐應用這樣合適的教材，即使國內有《汽車液壓傳動技術》（2011）這樣的書，也還是側重液壓基礎和機械方面，不足以說明液壓傳動技術及其工程實踐應用的廣度。而如《汽車液壓氣壓與液力傳動》（2012）也只是針對高職院校的學生，進行寬泛地介紹，而缺乏汽車上涉及的液壓傳動技術的應用理論深度。

作為優秀的汽車專業學生，未來汽車專業的高級人才，編撰一本側重于汽車應用典型案例的液壓傳動技術講義十分重要。這樣一本講義應該包括汽車應用上可能涉及到的液壓傳動技術部分知識，在內容上保留《汽車理論》、《汽車構造》、《汽車設計》等汽車類專業基礎知識中涉及到的經典液壓傳動技術應用，增補關于液壓傳動技術在汽車上應用到的新的知識點和內容，包括新能源汽車中液壓實驗臺架涉及到的液壓部分知識和新能源混合動力傳動中的液壓節能技術知識等，突出液壓傳動技術在汽車應用上的特點和重點，并具有一定的深度，與汽車專業知識保持一致，保持一定的廣度和深度。不應讓學生僅僅局限于對一個寬泛的基礎知識的了解，但在實際工程實踐的應用上又不知所措。

二、講義編寫的指導思想

針對目前教學中存在的講義和教學內容與汽車專業學生脫節，特別是缺乏一本適合同濟汽車專業學生的液壓傳動技術講義，作為一名授課教師，有責任和義務編撰這樣一本講義，適合教學需要，滿足學生使用要求。該講義的編撰具有十分重要的意義：編撰《液壓傳動技術及其工程實踐應用》這樣一本講義，是高等學校講義編撰上的一項重要工作，是講義建設上的一部分重要內容，同時可以為學校的講義建設積累經驗。講義主要遵循以下四條指導思想進行編寫。

1.填補現有教學內容上的缺乏和不足。編撰一本在汽車上具有廣泛應用，并在汽車設計上具有一定深度的液壓傳動技術講義，可以為汽車專業高級人才提供一本十分適合的專業講義。

2.講義的編寫，可以將汽車專業其他教學、實驗上涉及到的液壓傳動技術知識集大成于一本講義中，統一講授。比如《汽車構造》、《汽車理論》、《汽車設計》中的液壓部分知識，這樣避免了汽車專業其他教師（并不對液壓傳動技術有深刻了解）在這部分內容的講解上要么直接忽略掉，要么花很長時間備課講解，對提高汽車專業的整體教學效果大有裨益。

3.在講義編寫過程中，注重培養學生工程實踐應用的能力，激發學生的學習興趣。

4.在講義編寫過程中，注意師生互動，通過教學環節與學生溝通，從學生角度審查講義的實用性。

三、本講義的特點

編寫適合汽車專業高級人才培養要求的講義是一項重要的工作。目前采用的講義內容偏離工程實踐應用，且大都與汽車專業內容相關度不大，難以達到教學的基本要求；有些借用的本科講義則存在內容陳舊、理論偏深、缺乏實踐環節、汽車應用實例偏少等問題；還有些講義雖然冠以汽車專業講義的名義，但實質上是一本濃縮型機械本科講義，講義內容脫離汽車專業內容。因此，在講義的編寫過程中，注重了以下幾方面的內容。

（一）適應汽車專業需求，突出汽車應用特點

本講義調整傳統講義中偏機械類的液壓傳動技術應用部分，增加液壓傳動技術在汽車專業上的應用部分內容的介紹，促進汽車專業學生對液壓傳動技術在汽車應用上有全面系統的認識。為此，講義在保留汽車專業原有講義比較成熟的液壓精華內容的基礎上，增添了液壓傳動技術在汽車應用上新的知識點與技術點。整本講義分為三大部分：第一大部分包括液壓傳動技術的基本概念、常用液壓關鍵元件的類型和特點、液壓基本回路的功能與應用；第二大部分包括液壓傳動技術在汽車轉向、懸架、制動等方面的應用，多種類型液壓元件的結構和特性，常用回路的應用特點，液壓系統的設計；第三大部分包括液壓傳動技術在新能源汽車上的應用等工程實踐環節。模塊化的講義內容設計便于有選擇性地開展教學活動，充實的汽車技術內容便于學生了解新技術、新信息，提高學生的學習興趣，增強工程實踐技能。

（二）根據教學要求，整合汽車專業中的“液壓傳動技術”知識

盡管液壓傳動技術工作特點和在汽車專業上應用場合明顯不同，比如轉向、懸架或者制動等。但主要元件工作原理闡述、圖形符號制、基本回路分析等方面有許多相似之處。因此，以液壓傳動技術基本元件、回路原理功能為基礎，重點針對汽車專業教學上的內容進行精心篩選，保留了汽車專業課其他講義中，如汽車理論、汽車構造和汽車設計課程中關于液壓部分成熟的、重要的應用，比如轉向、制動等；其次，大量引入現代新能源汽車上的實用液壓資料，比如液壓自動能量回饋、燃料電池汽車發動機系統中的氣體管路等；最后，適當增加了汽車上常見的液壓故障診斷與排除方法，增強了學生解決工程實踐問題的能力。

（三）內容簡潔，形象生動

通過學習國外采用的講義，特別是美國、德國的講義，發現國外的專業講義有以下三個特點：一是多圖少文，化抽象為具體；二是內容上模塊化設計，主次分明；三是一般引入工程實例介紹，激發學生的學習興趣，便于學生理解掌握。因此，結合汽車專業的實際情況，在講義編寫過程中，盡量避免煩瑣大段的文字贅述、理論性較強的公式推導和復雜的元件結構圖，采用簡要的文字說明、結論性的經驗公式、清晰的元件回路簡圖和生動的典型實例來代替，可以幫助學生減輕學習負擔，提高學習興趣，增強感性認識。

（四）教學與科研相結合，增補工程實踐應用實例

目前，多數講義的課后練習僅布置了幾道問答題，不利于學生全面掌握知識點和課后工程實際應用。本講義有針對性、有選擇性地提供了一定數量的汽車液壓傳動技術工程應用實例，比如新能源汽車的液壓傳動技術試驗臺、帶蓄能器的新能源汽車能量回饋裝置等，這樣既便于教師在教學過程中講練結合，又便于學生在學習過程中獨立思考，提高了學習興趣和解決實際問題的能力。

（五）大量采用圖形說明，形象生動

由于液壓原理圖有大量管路支路線條，而且液壓傳動涉及流體的傳動，是動態、形象的過程描述，因此，在講義編撰上對圖形提出了更多的要求。本講義編寫，對書中大量的液壓元件和液壓基本回路圖，全部采用專業繪圖軟件作圖。此外，還要對關鍵的動力元件、執行元件、控制元件和常用輔助元件，做出1/4或者1/2剖面圖，采用彩色印刷。最后，為了更好地標識一些閥體的工作原理，比如先導式溢流閥，流體通過阻尼孔前后的不同壓力可以用不同顏色標示出來，便于學生理解主閥芯在不同壓力下的開啟原理。

盡管工作量很大，但專業軟件工具作圖的好處是圖形精準、標號注釋清楚，保證圖形質量，避免了學生由于圖形模糊而錯誤理解課程內容，便于學生一目了然，抓住重點，保證教學質量。

（六）配合課程多媒體教學，講義上網

改進講義形式。講義作為學生學習的一種基本工具，不只局限于書面形式，還可以制作成網絡電子講義，將書中靜態、復雜的元件工作原理，比如泵、閥等液體流動用動態、直觀的動畫加以演示，生動展示，加深學生對問題的理解。制作相關的多媒體課件，便于學生在課后的業余時間繼續學習。網絡講義更新調整內容比較方便、快捷，具有較強的時效性和靈活性，可以對書面講義起到很大的輔助作用。

四、講義內容編寫中遇到的難題及解決措施

（一）課時的有限性

由于這門課程的課時有限，使得課堂上不能發揮更多的課堂討論，重點概念公式的推導不能仔細講解，在有限的課時完成教學任務達到教學目標非常重要。為了解決這一矛盾。在講義編寫的過程中，采取了模塊化編寫。整本講義分為三大模塊，每個模塊力求“少而精”，并將知識點根據專業特點劃分為重點掌握、掌握、了解三大類。重點掌握的知識點要求深入了解，強化記憶，并能夠在工程實踐中應用。而對于要求掌握的知識點，力求深刻領會并理解，在實際應用過程中能夠熟練查閱相關資料。而了解部分的知識點需要清楚概念，在今后的工程實踐應用中有印象。比如第一模塊液壓傳動技術基礎中，汽車液壓系統工作原理、組成和常用液壓元件圖形符號，液壓系統動力元件、執行元件和控制元件屬于重點掌握部分。而輔助元件如密封裝置、過濾器、蓄能器等屬于了解的內容。

（二）專業方向差異性

液壓傳動技術的教學涉及6個班200多人，同時我院車輛工程專業又分為多個方向，如汽車工程、車用動力系統、汽車電子、車身與空氣動力學、汽車產品管理與營銷、車用新能源技術和汽車試驗技術等，因此，講義編寫上應滿足各專業方向的內容區別性的需要。舉例來說，對課程的基本概念和基礎內容，如液壓傳動技術原理、概念和液壓傳動系統組成、基本結構，強調“少而精”，這是車輛工程專業所有方向教學的共性。而對專業方向聯系緊密的內容就需要區別對待了。如典型汽車液壓傳動系統針對汽車工程方向的學生，可以結合汽車構造課程的學習，進行懸架、轉向和制動系中液壓傳動技術的分析；針對車用新能源技術方向的學生，進行帶蓄能器的自動能量回饋液壓系統的介紹；針對汽車電子方向重點敘述各種液壓控制閥的結構，讓汽車電子方向學生對各種被控對象有熟悉的認識和了解，以便在將來的控制中能了解其特性。

（三）學習興趣的差異性

在課時有限的情況下，更好地開發學生的個人潛力是教學過程中應該關注的重點。筆者根據以往的授課經驗，發現繁重的課后作業的形式并不能激發學生的學習動力，反而成為一種學習負擔。這種情況下，課前預習更是奢談。于是，筆者在教學過程中，尤其注重“少而精”。在每次下課時，給學生提出一個問題，對下堂課要學習的內容“拋磚引玉”。針對每個專業方向的學生提出一個與其專業密切相關的工程實際問題，結果出乎意料的好。學生準備的答案可謂“百家爭鳴”，基本每個人都可以從自己的興趣出發去收集資料，解決問題，甚至提出新的問題和答案。在這個過程中，學生不但鞏固了舊知識點，也探討了新知識點，無形中增加了學生對這門課的學習時間。一學期下來，學生和教師都從中受益匪淺。因此，這些“拋磚引玉”的問題，在本次講義的編寫過程中，也作為講義的一部分編寫進來。比如第一模塊液壓傳動技術基礎知識一章中的第四節“液壓執行元件液壓缸”，課后問題是利用液壓缸實現汽車車門打開緊急逃生過程中，單桿活塞缸、差動連接液壓缸和增壓缸所需的進油壓力和流量，既滿足了學生對汽車的興趣，又實現了設計汽車車門緊急逃生方案中液壓缸的工程應用實例的深入剖析，達到了對液壓執行元件液壓缸的特性掌握和實際應用。

當然，講義建設是一項重要而艱巨的系統工程，不能一蹴而就，只有不斷總結、不斷摸索專業學生特點，不斷充實、不斷創新，才能使講義的內容與形式日益完善，真正成為高質量、適合本校學生使用、讓本校學生喜歡的高等學校講義。

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