《汽车设计》课程授课教案（文字版）

汽车设计课程教案注释教案内容第1授课单元第一章汽车总体设计第一、二节（2学时）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51-1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GBI589一89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

汽车设计课程教案 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、汽车开发程序与实际车型不同、生产纲领不同，新产品的开发阶段与工作内容也不同。一般新产品开发要情况相经历五个阶段：1.设计任务书编制阶段2.技术设计阶段3.试制、试验、改进和定型阶结合段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51-2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：影响选取轴数的因素、我国公路标准有关规定（二）驱动形式汽车驱动形式有4×2、4x4、6×2、6x4、6x6、8x4、8x8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）布置形式图1-51.乘用车的布置形式：前置前驱（FF)、前置后驱（FR）、后置后驱（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图1-63.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以下的乘用车上图 1-7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

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2.技术设计阶段3.试制、试验、改进和定型阶 段 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：影响选取轴数的因素、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：前置前驱（FF）、前置后驱（FR）、后置后驱（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。 与实际 情况相 结合 图 1-5 图 1-6 图 1-7

注释教案内容第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51-3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LR表 1-25.货车车头长度二、汽车质量参数的确定1.整车整备质量mo2.汽车的载客量和装载质量

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 m0 2.汽车的载客量和装载质量 表 1-2

（1）载客量的确定(2）装载质量的确定(me)3.汽车总质量ma的确定4.质量系数nmo5.轴荷分配（表1-6)三、汽车性能参数的确定1.动力性参数：最高车速vamax，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一机动性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S1-4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Pemax和相应转速np2.发动机最大转矩Tmax及相应转速nt要求np/n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

（1）载客量的确定 （2）装载质量的确定（me) 3.汽车总质量 ma的确定 4.质量系数 ηm0 5.轴荷分配（表 1-6） 三、汽车性能参数的确定 1.动力性参数：最高车速 vamax，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 §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 Pemax和相应转速 nP 2．发动机最大转矩 Tmax及相应转速 nT 要求 nP/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。注释教案内容第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

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。 教案内容 注释 第 3 授课单元 第一章汽车总体设计第五～八节（2 学时） 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

教学过程：$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。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二、轮胎的分类图 1-按胎体结构、按帘线材料、按用途、按胎面花纹、按断面形状、按气密方式14三、轮胎的特点与选用子午线轮胎与斜交轮胎的性能比较$1-7汽车的总体布置一、整车布置的基准线（面）一零线的确定二、各部件的布置1.发动机的布置图1-（1）发动机上下位置：影响驾驶员视野、汽车最小离地间隙16（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

教学过程： §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。 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 二、轮胎的分类 按胎体结构、按帘线材料、按用途、按胎面花纹、按断面形状、按气密方式 三、轮胎的特点与选用 子午线轮胎与斜交轮胎的性能比较 §1-7汽车的总体布置 一、整车布置的基准线（面）－零线的确定 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 图 1- 14 图 1- 16

图 1-5.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；31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P511-7.油箱、备胎、行李箱、蓄电池的布置18.车身内部布置P511-29.乘用车外廓尺寸确定：H点、R点定义P511-10.安全带的位置3S1-8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？5.车身设计中的H点和R点是什么？注释教案内容第4授课单元第二章离合器设计（2学时）

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？ 5.车身设计中的 H 点和 R 点是什么？ 图 1- 31 P51 1- 1 P51 1- 2 P51 1- 3 教案内容 注释 第 4 授课单元 第二章离合器设计（2 学时）

教学目的：了解离合器设计的要求、熟悉离合器结构方案，以及离合器主要参数的选择。教学重点：离合器结构方案。教学难点：离合器主要参数的选择教学过程：52-1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：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。S2-2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对比优缺点1、周置弹簧离合器2、中央弹簧离合器3、斜置弹簧离合器4、膜片弹簧离合器三、膜片弹簧支承形式S2-3离合器主要参数的选择一、后备系数6后备系数是离合器一个重要设计参数，反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。二、单位压力po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，Po应取小些；后备系数较大时，可适当增大po三、摩擦片外径D、内径d和厚度三、本授课单元小结

教学目的：了解离合器设计的要求、熟悉离合器结构方案，以及离合器主要参 数的选择。 教学重点：离合器结构方案。 教学难点：离合器主要参数的选择 教学过程： §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： 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 对比优缺点 1、周置弹簧离合器2、中央弹簧离合器3、斜置弹簧离合器4、膜片弹簧离 合器 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 β 后备系数是离合器一个重要设计参数，反映了离合器传递发动机最大转矩的 可靠程度。 二、单位压力 ρ0 离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，ρ0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，ρ0应取小些；后备系数较大时，可适当 增大 ρ0 三、摩擦片外径 D、内径 d 和厚度 三、本授课单元小结

1.离合器分类：单盘、双盘、多盘（湿式2.离合器的结构方案分析1)从动盘数的选择：单片离合器、双片离合器、多片离合器2)压紧弹簧和布置形式的选择：周置弹簧离合器、中央弹簧离合器、斜置弹簧离合器、膜片弹簧离合器3.离合器主要参数的选择1)后备系数62)单位压力po3)摩擦片外径D、内径d和厚度第5授课单元第二章离合器设计（2学时）教学目的：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过程：s2-4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.离合器分类：单盘、双盘、多盘（湿式） 2.离合器的结构方案分析 1)从动盘数的选择:单片离合器、双片离合器、多片离合器 2)压紧弹簧和布置形式的选择：周置弹簧离合器、中央弹簧离合器、斜置弹簧 离合器、膜片弹簧离合器 3.离合器主要参数的选择 1)后备系数 β 2)单位压力 ρ0 3)摩擦片外径 D、内径 d 和厚度 第 5 授课单元 第二章离合器设计（2 学时） 教学目的：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 教学过程： §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 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s2-5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S2-6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1.离合器基本参数的优化2.膜片弹簧主要参数的选择3.膜片弹簧工作点位置的选择4.扭转减振器的设计5.离合器的操纵机构结构形式选择四、本章作业1.离合器的主要功用有哪些？2.摩擦离合器按从动盘数分为哪几类？各有什么特点？3.离合器后备系数定义，影响其取值的因素有哪些？4.离合器的压紧弹簧有哪几种型式，有几种布置型式？哪种型式的压紧弹簧比较适用于轿车？简述其优缺点。5.离合器操纵机构有哪些型式？应如何对其进行选择？6.某汽车采用普通有机摩擦材料做摩擦片的单片离合器。已知：从动片外径D=350mm，从动片内径d=195mm，摩擦系数f=0.25，摩擦面单位压力P。=0.16Mpa。求该离合器可以传递的最大静摩擦力矩？7.某厂新设计一载重量为4t的在乡间道路行驶的货用汽车，其发动机为6100Q水冷汽车用柴油机，发动机最大扭矩Temax=340N·m/1700~1800r/min，最高转速为3500r/min。试初步确定离合器的结构型式及主要尺寸（取f=0.25)

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 1.离合器基本参数的优化 2.膜片弹簧主要参数的选择 3.膜片弹簧工作点位置的选择 4.扭转减振器的设计 5.离合器的操纵机构结构形式选择 四、本章作业 1.离合器的主要功用有哪些？ 2.摩擦离合器按从动盘数分为哪几类？各有什么特点？ 3.离合器后备系数定义，影响其取值的因素有哪些？ 4.离合器的压紧弹簧有哪几种型式，有几种布置型式？哪种型式的压紧弹簧比 较适用于轿车？简述其优缺点。 5.离合器操纵机构有哪些型式？应如何对其进行选择？ 6.某汽车采用普通有机摩擦材料做摩擦片的单片离合器。已知：从动片外径D= 350mm，从动片内径d = 195mm，摩擦系数f =0.25，摩擦面单位压 力 P0 =0.16Mpa。求该离合器可以传递的最大静摩擦力矩？ 7.某厂新设计一载重量为4t的在乡间道路行驶的货用汽车，其发动机 为 6100Q水冷汽车用柴油机，发动机最大扭矩 Temax=340N·m/ 1700~1800 r/min，最高转速为 3500r/min。试初步确定离合器的结构型式及主要尺寸（取f =0.25）