面向工程应用的《汽车设计》课程教学改革研究
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【摘 要】随着汽车技术的发展，《汽车设计》的内容也在不断发展变化。传统的教学内容和模式已明显落后工程实际的需求和当今时代技术的更新，本文结合山东交通学院车辆工程专业《汽车设计》课程，提出多种教学方法结合使用的改进方法，并进行相关教学实践，培养学生现代工程素质。
【关键词】《汽车设计》课程；教学方法；实践教学
《汽车设计》课程是我校车辆工程专业的一门专业核心课程，本课程主要研究汽车整车和底盘各主要总成与零部件的设计理论和方法。通过本课程的学习要求学生掌握汽车各总成结构方案的选择及汽车底盘主要零部件相关参数的设计，提高学生分析问题、解决问题的能力，从而为今后从事汽车相关设计工作打下良好基础。传统教学方法难以满足现代汽设计的要求，对课程教学进行改革，提高学生分析与解决实际工程问题的能力。
1 多种教学方法相结合
1.1 在教学中采用任务驱动法
任务驱动法是以任务为驱动，在课堂教学中把理论与实践教学有机结合起来，充分发掘学生潜能，提高学生解决实际工程问题的能力。在《汽车设计》这门课程中，制定任务时可以根据每章所讲授的知识点制定具体的设计任务，如“驱动桥设计”一章中，设立“驱动桥壳设计”设计任务，将学生分成几个小组，每个小组给定不同的初始设计参数，在任务实施阶段，各小组成员间分工合作，设计出最佳的设计成果。
汽车底盘中的七个总成和整车设计共计八个大模块，每个模块再分解成多个小的零件设计任务和总成设计任务。尽量指导学生多利用先进的设计方法，先计算选择参数，确定设计的基本结构；然后利用三维设计的相关软件如CATIA、UG或者Pro/e完成零件的三维建模；再利用有限元分析软件如ANYSYS或者NASTRAN等对零件在各种工况下的应力应变进行分析，针对零件的薄弱部位进行优化设计；对于总成设计还可以在完成零件的三维装配后，利用虚拟运动仿真软件如ADAMS进行运动仿真，发现装配干涉和运动干涉，避免设计缺陷，加深学生对所学知识的理解和综合应用。
1.2 将实际工程设计实例引入到教学中
原有的《汽车设计》只局限于汽车零部件的参数选择和零件的强度和刚度的校核；而现代汽车设计的流程的还包括结构优化和性能优化、运动仿真和校核以及结构、性能试验，是优化设计、可靠性设计和计算机辅助一体化设计相结合。原有设计知识单一，单纯从静力学角度思考零部件设计，与现代汽车设计理念有较大偏差，学生毕业后无法迅速融入实际的汽车零部件设计中去。上课时可以结合某一个汽车零部件的实际设计案例，让学生全面了解实际工作中的设计流程，设计思路和设计方法。
1.3 将课程设计融入《汽车设计》课堂教学中
我校的《汽车设计》课程教学分为理论授课和课程设计。理论授课在 48 学时，理论教学通常不讲授课程设计的知识内容，以往的课程设计是在《汽车设计》理论课结束后，集中在两周内进行，通过课程设计补充完善一些理论授课中欠缺的内容。
改革后将《汽车设计》课程设计的相关内容及时穿插到理论课堂教学中，让学生逐步掌握各个设计步骤。在理论授课时，按照课程设计的模式先给出一组参数，按照课程设计的要求进行相应的设计计算。例如课程上到悬架章节，就根据所给参数，确定该车型悬架的型式、选择合理的弹簧型式、计算弹簧的各个主要参数等。这样不仅可以减轻学生课程设计时的负担，还可以改善《汽车设计》课程的教学质量，使学生在学习过程中将理论与实际紧密结合。
2 强化实践教学环节
教学探索需要进一步融入工程应用能力培养、考核等内容，改变目前以书面试卷考试为主的评价形式，建立面向工程应用能力的考核体系，切实加强学生的能力和素养的协调发展。
2.1 课外大作业的布置
课后作业是强化学生熟练掌握课程基本知识的一个基本教学环节。本课程教学改革在讲完各个总成设计后，以 6人为 1 组，布置一个大作业。要求每个同学在课程结束前必须完成至少一项大作业。比如整车设计，老师给定设计书，要求每个人根据设计题目中的具体特点，先进行整车主要参数选择，然后进行发动机、离合器、变速箱、传动轴、驱动桥以及车轮的选型，根据所选总成进行整车性能计算，实现整车的优化匹配并绘制车辆的总体布置图课外大作业的布置，能充分发挥学生的创造性和积极性，使学生能够融会贯通所学知识，真正起到培养学生运用知识和解决问题的能力。
2.2 强化课程设计功能，“真刀实枪”操练技能
目前课程设计存在以下问题：
1）部分学生对课程设计的重要性认识不足，重课堂理论学习轻实践，态度不端正，对所提供的参考资料不加分析，盲目模仿，甚至照搬照抄。
2）学生对课程设计的先修基础课程（机械制图、公差配合与测量技术、工程力学等）掌握不牢，尤其是机械制图的基础薄弱。集中表现为：图纸中视图摆放方位不合理，装配图中有的零件无法装入和拆卸、尺寸标注不规范、标准件尺寸随意确定、剖面线和中心线忘记画、标题栏书写不规范、技术要求没有或者乱写等。
课程设计是实践性教学的重要环节。因此，需要强化课程设计功能，“真刀实枪”操练解决工程问题的能力。课程设计课题从汽车企业实际需要筛选出来，严格按照汽车零部件设计的实际研发和制造标准要求学生。对于学生课程作业，尤其是零部件图纸由学校教师和企业工程师共同考评，并选择优秀学生作业，进一步指导使课程设计成果直接转化为企业生产技术文件。
2.3 引入先进设计方法
计算机技术迅猛发展，要将现代的设计手段、设计方法应用到汽车设计教学中。从培养学生的实践应用能力出发，在《汽车设计》课程设计中提供必要的CAD应用训练，要求学生采用CAD软件绘制设计图纸，尤其是掌握三维到二维的转换；引入 CAE设计软件，要求学生能利用CAE软件进行应力应变和运动干涉等方面的工程分析；引入Matlab实现优化设计计算，要求学生初步掌握Matlab的简单使用，使学生加深对优化设计的理解和应用，减轻学生设计中反复优化计算的工作量，培养学生计算机运用能力。
3 结束语
通过《汽车设计》课程改革，可以提高学生汽车设计的工程应用能力，改革的成果在随后的毕业设计中可以推广应用，另外车辆工程其他专业课程也可以借鉴《汽车设计》课程改革的经验，在各个方面培养学生的工程应用能力，提高学生的实践能力和工程素养。《汽车设计》课程改革教学研究成果将有很好的应用前景。
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