汽车设计教案.docx

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汽车设计教案

教案内容

注释

第1授课单元第一章汽车总体设计第一、二节（2学时）教学内容：

第一章汽车总体设计第一节概述第二节汽车形式的选择教学目的：

了解汽车总体设计应满足的基本要求、汽车开发程序，掌握汽车形式的选择教学重点：

汽车总体设计的要求与原则、汽车形式的选择

教学难点：

汽车形式的选择

教学方法、手段：

联系实际，与学生互动，利用板书讲解和多媒体授课相结合

板书设计：

多媒体授课

教学过程：

一、导入新课

提问学生：

1.谁第一个设计了汽车？

2.通过学习《汽车构造》，能否说出按功能结构汽车分为哪几部分？

3.你对汽车外形及其使用性能有哪些要求？

综合学生回答情况，提出总体设计基本要求。

二、讲授新课

§1-1概述

一、汽车总体设计应满足的基本要求：

1）汽车外廓尺寸应符合GBl589—89的外廓尺寸限界规定。

2）轴荷分布要合理，并应符合有关公路法规的限定要求。

3）汽车的各项性能，要求达到设计任务书所给定的指标。

4）进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。

5）拆装与维修方便。

二、汽车开发程序

车型不同、生产纲领不同，新产品的开发阶段与工作内容也不同。

一般新产品开发要经历五个阶段：

1.设计任务书编制阶段

（1）调查分析

（2）市场预测及形体设计

（3）总体设计方案

（4）选型和编写设计任务书

2.技术设计阶段

（1）协调总成与整车和总成与总成之间出现的各种矛盾；

（2）将各总成设计结果反映到整车校对图上进行校对，进行“图面装配”；

）运动校核；3（．

与实际情况相结合图1-5图1-6图1-7

（4）性能的精确计算；

（5）编制包括整车明细表和技术条件在内的整车技术文件。

3.试制、试验、改进和定型阶段

试验应根据国家制定的有关标准逐项进行，试制、试验完成后应对结果进行分析，并针对暴露出来的技术问题进行改进设计，再进行第二轮试制和试验，直至产品定型。

4.生产准备阶段：

生产准备和小批量试生产

5.生产销售阶段：

对产品正式批量生产

§1-2汽车形式的选择

一、汽车的分类

国标GB/T3730.1-2001将汽车分为乘用车和商用车。

二、汽车形式的选择

不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上有区别。

（一）轴数

（1）影响选取轴数的因素

（2）我国公路标准有关规定

（二）驱动形式

汽车驱动形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。

（三）布置形式

1.乘用车的布置形式：

发动机前置前轮驱动（FF）

发动机前置后轮驱动（FR）

发动机后置后轮驱动（RR）

2.客车的布置形式：

发动机前置后桥驱动

发动机中置后桥驱动

发动机后置后桥驱动

3.货车的布置形式：

平头式

短头式

长头式

偏置式

三、本授课单元小结

1.发动机前置前轮驱动（FF）这种布置形式目前在发动机排量为2.5L以下的乘用车上得到广泛应用。

2.发动机后置后桥驱动在客车上得到广泛应用。

四、练习巩固

要求学生课下思考并学会分析：

1.FF在乘用车上应用的特点；

2.发动机后置后桥驱动在客车上应用的特点。

五、布置下次课预习内容

-4

，§1-3§1．

教案内容

注释

第2授课单元第一章汽车总体设计第三、四节（2学时）教学内容：

第一章汽车总体设计

第三节汽车主要参数的选择

第四节发动机的选择

教学目的：

了解汽车主要尺寸的确定方法，掌握汽车质量参数的确定、汽车重要性能参数的选择方法以及发动机的选择方法

教学重点：

汽车重要性能参数的选择方法、发动机等总成部件的选型及计算

教学难点：

汽车主要尺寸的确定方法、发动机主要性能指标的选择

教学方法、手段：

联系实际，与学生互动，利用板书讲解和多媒体授课相结合

板书设计：

多媒体授课

教学过程：

一、复习旧课

理清思路，总结、归纳第1授课单元讲述内容。

二、讲授新课

§1-3汽车主要参数的选择

一、汽车主要尺寸的确定

汽车的主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车箱尺寸等。

1.外廓尺寸（GB1589-2004）

2.轴距L

3.前轮距B1和后轮距B2：

各类汽车的轴距和轮距

4.前悬LF和后悬LR

5.货车车头长度

二、汽车质量参数的确定

1.整车整备质量m02.汽车的载客量和装载质量

（1）载客量的确定

（2）装载质量的确定（me）

3.汽车总质量m的确定a4.质量系数ηm05.轴荷分配（表1-6）

三、汽车性能参数的确定

v，加速时间t1.动力性参数：

最高车速，上坡能力，汽车比amax功率和比转矩

2.燃油经济性参数：

百公里燃油消耗量

3.汽车最小转弯直径Dmin—机动性

4.通过性几何参数（表1-11）

汽车操纵稳定性参数5.

表1-2

6.汽车制动性参数（表1-12）

7.舒适性

§1-4发动机的选择

一、汽车用发动机的分类

二、发动机形式的选择：

重点讲述汽油机与柴油机的选用

三、发动机主要性能指标的选择

1.发动机最大功率P和相应转速n：

PemaxmgfAC1?

?

3raD?

?

?

P?

?

?

maxamaxemaxa?

360076140?

?

T?

Pn：

．发动机最大转矩2T及相应转速maxe9549?

TTmaxmaxenP要求n/n在1.4～2.0之间选取。

TP设问：

发动机常用的工作功率和转矩是多少？

四、发动机的悬置：

对悬置元件要求；

介绍学科前沿：

NVH问题。

三、本授课单元小结

1.汽车主要参数包括：

尺寸参数、质量参数和汽车性能参数。

2.汽油机主要用于轻型车和乘用车、柴油机主要用于货车、大型客车上。

随着发动机技术的进步，轻型车和乘用车用柴油机有日益增多的趋势。

四、练习巩固

要求学生课下思考并学会分析：

1.汽车性能参数的选用对汽车使用性能的影响；

2.选用汽油机和柴油机的优、缺点。

五、布置下次课预习内容

§1-5～§1-8

教案内容

注释

学时）授课单元第一章汽车总体设计第五～八节（第32第一章汽车总体设计教学内容：

图1-14

第五节车身形式第六节轮胎的选择第七节汽车的总体布置第八节运动校核教学目的：

了解车身形式、轮胎选择方法、运动校核的目的和方法，掌握汽车总体布置要求汽车总体布置教学重点：

运动校核方法教学难点：

联系实际，与学生互动，利用板书讲解和多媒体授教学方法、手段：

课相结合板书设计：

多媒体授课教学过程：

一、复习旧课2授课单元讲述内容。

理清思路，总结、归纳第二、讲授新课车身形式§1-5一、乘用车车身形式1.折背式2.直背式3.舱背式4.折背式变型基本车身形式的主要区别表现在车身顶盖与车身后部形状之间的关系上有差别。

以夏利车为例，提问：

什么是两厢车？

什么是三厢车？

二、客车的车身形式双层客车1.单层客车2.按照车头形式不同分为：

平头式和短（长）头式§1-6轮胎的选择一、轮胎与车轮应满足的基本要求足够的负荷能力和速度能力具有较小的滚动阻力和行驶噪声良好的附着特性和质量平衡耐磨损、耐刺扎、耐老化和良好的气密性质量小、价格低、拆装方便、互换性好二、轮胎的分类按胎体结构：

子午线轮胎、斜交轮胎按帘线材料：

钢丝轮胎、半钢丝轮胎、人造纤维轮胎和棉帘线轮胎按用途：

乘用车、商用车轮胎、非公路用车轮胎、特种车轮胎按胎面花纹：

公路花纹、越野花纹、混合花纹和特种花纹轮胎按断面形状：

普通断面轮胎和低断面轮胎按气密方式：

有内胎轮胎和无内胎轮胎三、轮胎的特点与选用子午线轮胎与斜交轮胎的性能比较．

图1-16图1-31P511-1P511-2P511-3

§1-7汽车的总体布置

一、整车布置的基准线（面）－零线的确定

1.车架上平面线（垂直方向尺寸的基准线）

2.前轮中心线（纵向方向尺寸的基准线）

3.汽车中心线（横向尺寸基准线）

4.地面线—标车高、货台高、接近角、离去角、离地间隙

5.前轮垂直线

二、各部件的布置

1.发动机的布置

（1）发动机上下位置：

影响驾驶员视野、汽车最小离地间隙

（2）发动机前后位置:

考虑轴荷分配、前置后驱传动轴夹角、面积利用率、拆装方便

（3）发动机左右位置:

曲轴中心与汽车中心尽量一致

2．传动系的布置

考虑半轴通用性、客厢地板凸包高度、后排座椅厚度

3.转向装置的布置：

（1）转向盘位置

（2）转向器位置

4.悬架的布置

5.制动系的布置：

脚制动踏板力或手制动杆力大于400N时，应加助力装置；应检查杆件运动时是否有干扰和死角；制动管路安全可靠

6.踏板的布置

7.油箱、备胎、行李箱、蓄电池的布置

8.车身内部布置

9.乘用车外廓尺寸确定：

H点、R点定义

10.安全带的位置

§1-8运动校核

目的:

汽车能否正常工作

分析内容:

从整车角度出发进行运动学正确性的校核；

对于有相对运动的部件或零件进行运动干涉校核。

举例说明运动校核的方法:

转向传动装置与悬架共同工作校核图

三、本授课单元小结

1.总结整车各部件的布置要求。

2.指出在总布置设计中，进行运动检查的目的及内容。

四、本章作业

1.汽车整车布置的基准线有哪些？

其作用？

请用图表示出。

2.分析FF在乘用车上、发动机后置后桥驱动在客车上广泛应用的原因？

3.汽车的主要参数分为哪些类？

各质量参数是如何定义的？

4.发动机主要性能指标是什么？

常用发动机功率及转矩是多少？

点是什么？

R点和H车身设计中的5.

五、布置下次课预习内容

第二章离合器设计

教案内容

注释

第4授课单元第二章离合器设计（2学时）教学内容：

第二章离合器设计

第一节概述

第二节离合器的结构方案分析

第三节离合器主要参数的选择

第四节离合器的设计与计算

第五节扭转减振器的设计

第六节离合器的操纵机构

教学目的：

了解离合器设计的要求、熟悉离合器结构方案、掌握离合器的设计与计算方法，了解扭转减振器设计方法。

教学重点：

离合器结构方案、离合器的设计与计算方法。

教学难点：

离合器的设计与计算方法

教学方法、手段：

联系实际，与学生互动，利用板书讲解、视频文件和电子课件相结合授课

板书设计：

多媒体授课

教学过程：

汽车型式的选择，离合器的设计与计算方法

一、复习旧课

理清思路，总结、归纳第3授课单元讲述内容。

二、讲授新课

§2-1概述

一、离合器的功用：

切断和实现动力的传递

二、离合器分类：

单盘、双盘、多盘（湿式）

三、对离合器的要求：

1.能可靠地传递发动机最大转矩

2.主动、从动部分分离要彻底

3.接合平顺，确保起步平稳

4.从动部分转动惯量小

5.避免传动系发生扭转共振，并具有吸振、缓冲、减少噪声的能力

6.吸热能力强，散热性能好

7.操纵轻便

8.使用中，作用到摩擦衬片上的正压力和摩擦系数变化要小

9.应有足够强度和良好的动平衡,保证工作可靠,寿命长

10.结构简单、紧凑、质量低，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便，润滑结构简单四、组成

主动部分、发动机飞轮、离合器盖、压盘、从动部分、从动盘、压紧机构、压紧弹簧

操纵机构、分离叉、分离轴承、离合踏板、传动部件．

§2-2离合器的结构方案分析

一、从动盘数的选择:

单片离合器、双片离合器、多片离合器

二、压紧弹簧和布置形式的选择

1、周置弹簧离合器

优点：

结构简单、制造方便

缺点：

小车、轻型车，由于发动机转速高，周置弹簧受离心力向外突出，压紧力降低

2、中央弹簧离合器

（1）结构上采用圆柱弹簧或圆锥弹簧

（2）趋势：

用矩形断面圆锥弹簧

3．斜置弹簧离合器

优点是摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。

具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点

4．膜片弹簧离合器

优点：

1）膜片弹簧具有较理想的非线性特性；

2）结构简单，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；

3）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；

4）压力分布均匀，摩擦片磨损均匀；

5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；

6）平衡性好；

7）有利于大批量生产，降低制造成本。

5．拉式膜片弹簧离合器

1）结构简单，零件数目更少，质量更小；

）膜片弹簧的直径较大，提高了传递转矩的能力；2．

3）离合器盖的变形量小，分离效率高；

4）杠杆比大，传动效率较高，踏板操纵轻便。

5）在支承环磨损后不会产生冲击和噪声。

6）使用寿命更长。

三、膜片弹簧支承形式

§2-3离合器主要参数的选择

β一、后备系数β是离合器一个重要设计参数，它反映了离合器传递发动机后备系数最大转矩的可靠程度。

β不宜选取太小；）为可靠传递发动机最大转矩，1β又不宜选取太大；）为减少传动系过载，保证操纵轻便，2β可选取小些；）当发动机后备功率较大、使用条件较好时，3β应4）当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器滑磨，选取大些；

β也应选得越大；）汽车总质量越大，5β值应比汽油6）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的机大些；

β可选取小些；7）发动机缸数越多，转矩波动越小，β值可比螺旋弹簧离合器小些；8）膜片弹簧离合器选取的β值应大于单片离合器。

9）双片离合器的ρ0

二、单位压力ρ0应取小些；当摩擦片离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，ρ0应取小些；外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷，ρ0后备系数较大时，可适当增大三、摩擦片外径D、内径d和厚度

§2-4离合器的设计与计算

一、离合器基本参数的优化

1设计变量

后备系数β取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d。

2目标函数

3约束条件

（1）最大圆周速度

（2）内外径之比c应在0.53～0.7

（3）后备系数β应在1.2～4.0

（4）d>2R0+50

（5）单位摩擦面积传递的转矩

1.50MPa

～0.10MPa范围p0）单位压力6（．

（7）单位摩擦面积滑磨功

二、膜片弹簧主要参数的选择

1.比值H／h和h的选择

2.比值R／r和R、r的选择

3.α的选择

4.膜片弹簧工作点位置的选择

三、膜片弹簧的优化设计

1.目标函数

2.设计变量

3.约束条件

§2-5扭转减振器的设计

扭转减振器主要由弹性元件（减振弹簧或橡胶）和阻尼元件（阻尼片）等组成

1．扭转减振器功能

2．双质量飞轮的减振器

§2-6离合器的操纵机构

1．对操纵机构的要求

2．操纵机构结构形式选择

三、本授课单元小结

四、本章作业

五、布置下次课预习内容

第5授课单元第三章机械式变速器设计第1~2节（2学时）

教学内容：

第三章机械式变速器设计

第一节概述

第二节变速器传动机构布置方案

教学目的：

了解影响变速器效率的主要因素以及对变速器的要求，掌握变速器布置方案的选择。

教学重点：

变速器布置方案的选择

教学难点：

变速器零部件方案分析

教学方法、手段：

联系实际，与学生互动，利用板书讲解、视频文件和电子课件相结合授课

板书设计：

多媒体授课

教学过程：

一、复习旧课

理清思路，总结、归纳第4授课单元讲述内容。

二、讲授新课

§3-1概述

变速器用来改变发动机传到驱轮上的转矩和转速，目的是在各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。

变速器由变速传动机构和操纵机构组成

变速器的基本设计要求．

1）保证汽车有必要的动力性和经济性。

2）设置空挡，用来切断发动机的动力传输。

3）设置倒挡，使汽车能倒退行驶。

4）设置动力输出装置。

5）换挡迅速、省力、方便。

6）工作可靠。

变速器不得有跳挡、乱挡及换挡冲击等现象发生。

7）变速器应有高的工作效率。

8）变速器的工作噪声低

§3-2变速器传动机构布置方案

一、传动机构布置方案分析

1．固定轴式变速器

（1）两轴式变速器

两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、中间挡位传动效率高和噪声低等优点。

两轴式变速器不能设置直接挡，一挡速比不可能设计得很大

（2）中间轴式变速器

中间轴式变速器传动方案的共同特点是：

（1）设有直接挡；

（2）一挡有较大的传动比；

（3）挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，挡位低的齿轮（一挡）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；

（4）除一挡以外，其他挡位采用同步器或啮合套换挡；

（5）除直接挡以外，其他挡位工作时的传动效率略低。

2．倒挡布置方案

二、零、部件结构方案分析

1．齿轮形式

齿轮形式：

直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮

两者相比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、工作时噪声低的优点；缺点是制造时稍复杂，

工作时有轴向力。

变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮。

直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡

．换挡机构形式2．

变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。

采用轴向滑动直齿齿轮换挡，会在轮齿端面产生冲击，齿轮端部磨损加剧并过早损坏，

并伴随着噪声。

因此，除一挡、倒挡外已很少使用。

常啮合齿轮可用移动啮合套换挡。

因承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多，啮合套不会

过早被损坏，但不能消除换挡冲击。

目前这种换挡方法只在某些要求不高的挡位及重

型货车变速器上应用。

使用同步器能保证换挡迅速、无冲击、无噪声，得到广泛应用。

但结构复杂、制造精

度要求高、轴向尺寸大。

利用同步器或啮合套换挡，其换挡行程要比滑动齿轮换挡行程小。

3．变速器轴承

变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴套等

三、本授课单元小结

四、本章作业

五、布置下次课预习内容

第6授课单元第三章机械式变速器设计第3~4节（2学时）

教学内容：

第三章机械式变速器设计

第三节变速器主要参数的选择

第四节变速器的设计与计算

教学目的：

掌握变速器主要参数的选择方法，掌握变速器的相关设计与计算

教学重点：

变速器主要参数的选择方法，变速器的相关设计与计算

教学难点：

变速器的相关设计与计算

教学方法、手段：

联系实际，与学生互动，利用板书讲解、视频文件和电子课件相结合授课

板书设计：

多媒体授课

教学过程：

一、复习旧课

理清思路，总结、归纳第5授课单元讲述内容。

二、讲授新课

§3-3变速器主要参数的选择

一、挡数

要求

以下。

1.8相邻挡位之间的传动比比值在1.

2.高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的比值小

二、传动比范围

变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动传动比的比值

传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高车速和使用条件等因素有关

目前轿车的传动比范围在3～4之间，轻型货车在5～6之间，其它货车则更大

三、中心距A

对中间轴式变速器，中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距A

经验公式

四、外形尺寸

五、轴的直径

六、齿轮参数

1．模数的选取

2．压力角α

3．螺旋角β

4．齿宽b

5．齿轮变位系数的选择原则

七、各挡齿轮齿数的分配

1．确定一挡齿轮的齿数

进行修正A．对中心距2．

3．确定常啮合传动齿轮副的齿数

4．确定其它各挡的齿数

5．确定倒挡齿轮齿数

§3-4变速器的设计与计算

一、齿轮的损坏形式

二、轮齿强度计算

三、轴的强度计算

三、本授课单元小结

四、本章作业

五、布置下次课预习内容

第7授课单元第三章机械式变速器设计第5-8节（2学时）

教学内容：

第三章机械式变速器设计

第五节同步器设计

第六节变速器操纵机构

第七节变速器结构元件

教学目的：

了解变速器同步器的设计方法，变速器操纵机构和结构元件的设计

教学重点：

变速器同步器的设计方法，变速器的相关设计与计算

教学难点：

同步器主要参数的确定

教学方法、手段：

联系实际，与学生互动，利用板书讲解、视频文件和电子课件相结合授课

板书设计：

多媒体授课

教学过程：

一、复习旧课

理清思路，总结、归纳第6授课单元讲述内容。

二、讲授新课

§3-5变速器的设计与计算

一、惯性式同步器

1．锁销式同步器

2．锁环式同步器

3．多锥式同步器

4．惯性增力式同步器

二、主要参数的确定

1．摩擦因数f

2.同步环主要尺寸的确定

3．锁止角β

4．同步时间t

5．转动惯量的计算

§3-6变速器操纵机构

1．直接操纵手动换挡变速器

2．远距离操纵手动换挡变速器

3．电控自动换挡变速器

§3-7变速器结构元件

1、变速器齿轮设计

2、变速器的轴设计

3、变速器壳体设计要求

三、本授课单元小结

四、本章作业

五、布置下次课预习内容

第８授课单元第四章万向传动轴设计第１-６节（2学时）

教学内容：

第四章万向传动轴设计

第一节概述

第二节万向节结构方案分析

第三节万向传动的运动和受力分析

第五节传动轴结构分析与设计

教学目的：

掌握万向节传动的运动分析和受力分析方法

教学重点：

万向节结构方案分析

教学难点：

万向节传动的运动分析和受力分析

教学方法、手段：

联系实际，与学生互动，利用板书讲解、视频文件和电子课件相结合授课

板书设计：

多媒体授课

教学过程：

一、复习旧课

理清思路，总结、归纳第７授课单元讲述内容。

二、讲授新课

§４-１概述

万向传动轴设计应满足基本要求

1.保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。

．

2.保证所连接两轴尽可能等速运转。

3.由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。

4.传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等

§４-２万向节结构方案分析

一、十字轴式万向节

二、准等速万向节

1．双联式万向节

２．凸块式万向节

３．三销轴式万向节

４．球面滚轮式万向节

三、等速万向节

１．球叉式万向节

２．球笼式万向节

四、挠性万向节

§４-３万向传动的运动和受力分析

一、单十字轴万向节传动

二、双十字轴万向节传动

三、多十字轴万向节传动

四、准等速万向节传动

五、等速万向节传动

§４-５传动轴结构分析与设计

三、本授课单元小结

四、本章作业

五、布置下次课预习内容

第９授课单元第五章驱动桥设计第１-３节（2学时）

教学内容：

第五章驱动桥设计

第一节概述

第二节驱动桥结构方案分析