面向工程應用的《汽車設計》課程教學改革研究

賈倩

【摘 要】隨著汽車技術的發展，《汽車設計》的內容也在不斷發展變化。傳統的教學內容和模式已明顯落后工程實際的需求和當今時代技術的更新，本文結合山東交通學院車輛工程專業《汽車設計》課程，提出多種教學方法結合使用的改進方法，并進行相關教學實踐，培養學生現代工程素質。

【關鍵詞】《汽車設計》課程；教學方法；實踐教學

《汽車設計》課程是我校車輛工程專業的一門專業核心課程，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計理論和方法。通過本課程的學習要求學生掌握汽車各總成結構方案的選擇及汽車底盤主要零部件相關參數的設計，提高學生分析問題、解決問題的能力，從而為今后從事汽車相關設計工作打下良好基礎。傳統教學方法難以滿足現代汽車設計的要求，對課程教學進行改革，提高學生分析與解決實際工程問題的能力。

1 多種教學方法相結合

1.1 在教學中采用任務驅動法

任務驅動法是以任務為驅動，在課堂教學中把理論與實踐教學有機結合起來，充分發掘學生潛能，提高學生解決實際工程問題的能力。在《汽車設計》這門課程中，制定任務時可以根據每章所講授的知識點制定具體的設計任務，如“驅動橋設計”一章中，設立“驅動橋殼設計”設計任務，將學生分成幾個小組，每個小組給定不同的初始設計參數，在任務實施階段，各小組成員間分工合作，設計出最佳的設計成果。

汽車底盤中的七個總成和整車設計共計八個大模塊，每個模塊再分解成多個小的零件設計任務和總成設計任務。盡量指導學生多利用先進的設計方法，先計算選擇參數，確定設計的基本結構；然后利用三維設計的相關軟件如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等對零件在各種工況下的應力應變進行分析，針對零件的薄弱部位進行優化設計；對于總成設計還可以在完成零件的三維裝配后，利用虛擬運動仿真軟件如ADAMS進行運動仿真，發現裝配干涉和運動干涉，避免設計缺陷，加深學生對所學知識的理解和綜合應用。

1.2 將實際工程設計實例引入到教學中

原有的《汽車設計》只局限于汽車零部件的參數選擇和零件的強度和剛度的校核；而現代汽車設計的流程的還包括結構優化和性能優化、運動仿真和校核以及結構、性能試驗，是優化設計、可靠性設計和計算機輔助一體化設計相結合。原有設計知識單一，單純從靜力學角度思考零部件設計，與現代汽車設計理念有較大偏差，學生畢業后無法迅速融入實際的汽車零部件設計中去。上課時可以結合某一個汽車零部件的實際設計案例，讓學生全面了解實際工作中的設計流程，設計思路和設計方法。

1.3 將課程設計融入《汽車設計》課堂教學中

我校的《汽車設計》課程教學分為理論授課和課程設計。理論授課在 48 學時，理論教學通常不講授課程設計的知識內容，以往的課程設計是在《汽車設計》理論課結束后，集中在兩周內進行，通過課程設計補充完善一些理論授課中欠缺的內容。

改革后將《汽車設計》課程設計的相關內容及時穿插到理論課堂教學中，讓學生逐步掌握各個設計步驟。在理論授課時，按照課程設計的模式先給出一組參數，按照課程設計的要求進行相應的設計計算。例如課程上到懸架章節，就根據所給參數，確定該車型懸架的型式、選擇合理的彈簧型式、計算彈簧的各個主要參數等。這樣不僅可以減輕學生課程設計時的負擔，還可以改善《汽車設計》課程的教學質量，使學生在學習過程中將理論與實際緊密結合。

2 強化實踐教學環節

教學探索需要進一步融入工程應用能力培養、考核等內容，改變目前以書面試卷考試為主的評價形式，建立面向工程應用能力的考核體系，切實加強學生的能力和素養的協調發展。

2.1 課外大作業的布置

課后作業是強化學生熟練掌握課程基本知識的一個基本教學環節。本課程教學改革在講完各個總成設計后，以 6人為 1 組，布置一個大作業。要求每個同學在課程結束前必須完成至少一項大作業。比如整車設計，老師給定設計書，要求每個人根據設計題目中的具體特點，先進行整車主要參數選擇，然后進行發動機、離合器、變速箱、傳動軸、驅動橋以及車輪的選型，根據所選總成進行整車性能計算，實現整車的優化匹配并繪制車輛的總體布置圖課外大作業的布置，能充分發揮學生的創造性和積極性，使學生能夠融會貫通所學知識，真正起到培養學生運用知識和解決問題的能力。

2.2 強化課程設計功能，“真刀實槍”操練技能

目前課程設計存在以下問題：

1）部分學生對課程設計的重要性認識不足，重課堂理論學習輕實踐，態度不端正，對所提供的參考資料不加分析，盲目模仿，甚至照搬照抄。

2）學生對課程設計的先修基礎課程（機械制圖、公差配合與測量技術、工程力學等）掌握不牢，尤其是機械制圖的基礎薄弱。集中表現為：圖紙中視圖擺放方位不合理，裝配圖中有的零件無法裝入和拆卸、尺寸標注不規范、標準件尺寸隨意確定、剖面線和中心線忘記畫、標題欄書寫不規范、技術要求沒有或者亂寫等。

課程設計是實踐性教學的重要環節。因此，需要強化課程設計功能，“真刀實槍”操練解決工程問題的能力。課程設計課題從汽車企業實際需要篩選出來，嚴格按照汽車零部件設計的實際研發和制造標準要求學生。對于學生課程作業，尤其是零部件圖紙由學校教師和企業工程師共同考評，并選擇優秀學生作業，進一步指導使課程設計成果直接轉化為企業生產技術文件。

2.3 引入先進設計方法

計算機技術迅猛發展，要將現代的設計手段、設計方法應用到汽車設計教學中。從培養學生的實踐應用能力出發，在《汽車設計》課程設計中提供必要的CAD應用訓練，要求學生采用CAD軟件繪制設計圖紙，尤其是掌握三維到二維的轉換；引入 CAE設計軟件，要求學生能利用CAE軟件進行應力應變和運動干涉等方面的工程分析；引入Matlab實現優化設計計算，要求學生初步掌握Matlab的簡單使用，使學生加深對優化設計的理解和應用，減輕學生設計中反復優化計算的工作量，培養學生計算機運用能力。

3 結束語

通過《汽車設計》課程改革，可以提高學生汽車設計的工程應用能力，改革的成果在隨后的畢業設計中可以推廣應用，另外車輛工程其他專業課程也可以借鑒《汽車設計》課程改革的經驗，在各個方面培養學生的工程應用能力，提高學生的實踐能力和工程素養。《汽車設計》課程改革教學研究成果將有很好的應用前景。

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[責任編輯：田吉捷]