汽车设计教案.docx
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1、教案内容注释第 1 授课单兀 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
2、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 GBI58989 的外廓尺寸限界规定。2) 轴何分布要合理,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44车型不冋、生产纲领不冋,新产品的开发阶段与工作内容也不冋。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;一般新产品开发要经历与
3、实际情况相结合(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”; (3 )运动校核;(4) 性能的精确计算;(5)在内的整车技术文件3. 试制、试验、改进和定型阶段编制包括整车明细表和技术条件。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 (
4、2 )我国公路标准有关规定(二) 驱动形式汽车驱动形式有 4X 2、4X 4、6X 2、6X 4、6X 6、8X 4、8X 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(RF)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、 本授课单元小结图 1-5图 1-6图 1-71. 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广泛应用。2. 发动机后置后桥驱动在客车上得到广泛应用
5、。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1-3 , 1-42.5L 以下的乘用车上得到教案内容注释第 2 授课单兀第一章 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
6、,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 L3. 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 LR5. 货车车头长度 二、 汽车质量参数的确疋1. 整车整备质量 m2. 汽车的载客量和装载质量(1) 载客量的确定(2) 装载质量的确疋(me)3. 汽车总质量 mi 的确疋m04. 质
7、量系数 n5. 轴荷分配(表 1-6 ) 三、 汽车性能参数的确定amax1. 动力性参数:最咼车速V,加速时间 t,上坡能力,汽车比功率和比转矩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 )5. 汽车操纵稳定性参数6. 汽车制动性参数(表 1-12 )7. 舒适性表 1-21-4 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:1.发动机最大功率 P和相应转速 n : Ppmflx1 m gfa remaxp-D- u 3C Ae max13600a max76140a max重点讲述汽油机与柴油机的选用三、 发
8、动机主要性能指标的选择.-;P2 .发动机最大转矩 Tmax 及相应转速 n T: Temax =9549emaxnp要求 n/nT 在 1.4 2.0 之间选取。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
9、、布置下次课预习内容1-5 1-8教案内容第 3 授课单元 第一章 汽车总体设计 第五八节( 2 学时) 教学内容:第一章 汽车总体设计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 教学重点: 汽车总体布置教学难点:运动校核方法教学方法、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 2 授课单元讲述内容。二、 讲授新课1-5 车身形式一、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
10、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1.单层客车 2. 双层客车按照车头形式不冋分为: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
11、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注释图 1-14动时是否有干扰和死角;制动管路安全可靠1-7 汽车的总体布置一、 整车布置的基准线(面)一零线的确定1. 车架上平面线(垂直方向尺寸的基准线)图 1-162. 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. 地面线一标车高、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
12、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
13、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。图 1-312. 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P51 1-11. 汽车整车布置的基准线有哪些?其作用?请用图表示出。P51 1-22. 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?P51 1-33. 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?5. 车身设计中的 H 点和 R 点是什么? 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 授课单兀第二章离合器设计(2 学时) 教学内容:第二章 离合器设计
14、第一节概述第二节离合器的结构方案分析第一节 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
15、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
16、 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。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
17、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;2) 膜片弹簧的直径较大,提高了传递转矩的能力;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一、 后备系数卩具有工作性能后备系数卩是离合器一个重要设计参数,它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程 度。1 )为可靠传递发动机最大转矩,卩不宜选取太小;2) 为减少传动系过载,保证操纵轻便,
18、卩又不宜选取太大;3) 当发动机后备功率较大、使用条件较好时,卩可选取小些;4 )当使用条件恶劣,为提高起步能力、减少离合器滑磨, 5) 汽车总质量越大, 卩也应选得越大;卩应选取大些;6) 柴油机工作比较粗暴,转矩较不平稳,选取的卩值应比汽油机大些;7) 发动机缸数越多,转矩波动越小,卩可选取小些;8 )膜片弹簧离合器选取的 卩值可比螺旋弹簧离合器小些; 9)双片离合器的卩值应大于单片离合器。二、 单位压力 p 0离合器使用频繁,发动机后备系数较小时,pO 应取小些;当摩擦片外径较大时,为了降低摩擦片外缘处的热负荷,p 0 应取小些;后备系数较大时,可适当增大p 0三、摩擦片外径 D、内径
19、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 B 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 0.530.7(3) 后备系数 B 应在 1.2 4.0 (4) d2R0+50(5) 单位摩擦面积传递的转矩(6) 单位压力 p0 范围 0.10MPa 1.50MPa(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. a 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
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