《汽车理论》课程教学大纲

《汽车理论》教学大纲一、课程基本信息课程名称汽车理论AutomobileTheory课程编码MEE221911030开课院部机电工程学院课程团队汽车理论课程教学团队学分3.0课内学时50讲授42实验8上机0实践0课外学时50适用专业车辆工程授课语言中文，英语先修课程理论力学、机械原理课程简介（必修）汽车理论课程性质为车辆工程专业必修的重要专业核心课、双语课。其涉及的汽车动力学建模方法、性能评价与分析、计算方法、控制技术、实验技术及相关术语的英语表达等，为学生进行汽车性能分析、设计、使用等奠定基础，提高学生的专业英语水平。主要教学内容包括：1、 汽车动力性的动力学建模、性能计算与分析、实验；2、 汽车经济性的动力学建模、性能计算与分析、实验；3、 汽车制动性的动力学建模、性能计算与分析、实验；4、 汽车操纵稳定性的动力学建模、性能计算与分析、实验；5、 汽车平顺性的动力学建模、性能计算与分析、实验；6、 汽车通过性概述。课程教学目标是通过该课程的学习，一是了解汽车动力学的建模方法，具有汽车动力学建模的能力；掌握MATLAB等软件常用计算与绘图功能，掌握汽车性能计算、绘图、分析，掌握汽车性能与汽车结构设计、汽车使用之间的关系。二是掌握汽车性能的实验方法，进行实验结果分析和解释，评价汽车性能，通过信息综合得到有效结论。三是建立正确的工程价值观，激发学生创新意识，能认识和理解汽车技术对环境和社会可持续发展的影响；运用相关理论进行汽车的总体设计和关键参数选取等汽车设计任务，指导汽车使用。四是通过双语教学提高学生的专业英语水平和国际化视野。ThenatureoftheAutomobileTheorycourseisacompulsorycorecourseandbilingualcourseforthemajorofvehicleengineering.Thevehicledynamicsmodelingmethod,performanceevaluationandanalysis,calculationmethod,controltechnology,experimentaltechnology,andEnglishforsometerminologiesetc.,laythefoundationforstudentstoanalyze,design,usetheautomobile，improvestudents'professionalEnglishandsoon.Themainteachingcontentsinclude:1.Thedynamicmodeling,performancecalculationandanalysis,experimentofthedynamicperformanceofthevehicle.2.Thedynamicmodeling,performancecalculationandanalysis,experimentofeconomyofthevehicle.3.Thedynamicmodeling,performancecalculationandanalysis,experimentofthebrakingperformanceofthevehicle.4.Thedynamicmodeling,performancecalculationandanalysis,experimentofvehiclehandlingstability.5.Thedynamicmodeling,performancecalculationandanalysis,experiment0fvehicleridecomfort.6.Summaryofvehicleoff-roadcapabilityTheteachinggoalisasfollows:1.Understandthemodelingmethodofvehicledynamicsandhavetheabilitytomodelthevehicledynamics;carryoutthecalculation,plotandanalysisofvehicleperformancemasteringcommonlyusedcalculationandgraphicsdrawingfunctionsofMATLABsoftwareandgrasptherelationshipbetweentheperformanceoftheautomobileandtheautomobilestructuredesignandautomobileuse.2.Grasptheexperimentalmethodsofautomobileperformances,analyzetheexperimentalresults,evaluatetheperformanceofautomobileandgeteffectiveconclusionsthroughinformationsynthesis.3.Establishthecorrectvaluesofengineering,stimulatestudents'innovativeconsciousness,recognizeandunderstandtheimpactofautomotivetechnologyonenvironment,enabletheoveralldesignandselectionofkeyparametersusingtherelatedtheoriesandguidecaruse.4.Improvestudents'Englishproficiencyandinternationalperspectivebybilingualteaching.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：了解汽车动力学的建模方法，具有汽车动力学建模的能力；掌握MATLAB等软件的常用计算与绘图功能，掌握汽车性能的计算、绘图、分析，掌握汽车性能与汽车结构设计、汽车使用之间的关系。是1.32M2目标2：掌握汽车性能的实验方法，进行实验结果分析和解释，评价汽车性能，通过信息综合得到有效结论。是4.33M3目标3：建立正确的工程价值观，激发学生创新意识，能认识和理解汽车技术对环境和社会可持续发展的影响；运用相关理论进行汽车的总体设计和关键参数选取等汽车设计任务，指导汽车使用。是7.24M4目标4：通过双语教学提高学生的专业英语水平和国际化视野。是10.35M5目标5：能保障课程正常秩序（政治层面、课堂保障层面，非学生能力层面）否三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第0章绪论本章重点难点：车辆坐标系、轮胎坐标系////20.10.1汽车动力学概述了解课程国内外概况，融入科技报国等课程思政；了解汽车动力学的发展历史，掌握车辆坐标系。M30.5讲授0.5自学资料30.20.2轮胎概述了解轮胎半径等轮胎的相关参数，掌握轮胎坐标系，了解轮胎模型。M10.5讲授0.5复习课件4第一章第一章汽车的动力性本章重点难点：汽车的动力性指标及运用图解法计算汽车的动力性指标、汽车加速、上坡等工况下的受力分析、附着条件、功率平衡////51.11.1汽车的动力性指标1.1掌握汽车动力性的定义、汽车的三个动力性指标的定义、由所给数据分析动力性指标的影响因素。M10.5讲授0.5复习课件61.21.2汽车驱动动力学受力分析1.2掌握整车在加速、上坡等工况下的受力分析，能准确作图进行整车、各个车轮的受力分析，标出各力。会推导求解轮胎地面法向反作用力、驱动轮胎地面切向反作用力。了解前后轮胎地面法向反作用力的组成、及其在汽车行驶中的变化。了解驱动轮胎地面切向反作用力的计算、影响因素。M11讲授，讨论1课后作业71.31.3汽车行驶方程式1.3了解汽车行驶方程式的推导过程，掌握行驶方程式中各力（驱动力、坡度阻力、滚动阻力、空气阻力、加速阻力）的机理、含义。熟练写出各种工况下的汽车行驶方程式的具体形式。分清坡度较小等工况下汽车行驶方程式的简化条件。M12讲授2自学材料81.41.4图解法计算汽车动力性指标1.4掌握汽车的驱动力——行驶阻力平衡图的绘制，了解驱动力—行驶阻力平衡图中，驱动力曲线的变化特点；会运用图解法、利用MATLAB编程计算最高车速、加速时间、最大爬坡度等汽车动力性指标。掌握动力因数的定义、计算、动力特性图的绘制。M12讲授，讨论2复习课件91.51.5汽车行驶的附着条件1.5掌握附着力的定义，融入家国情怀等课程思政；明确汽车行驶的附着条件的含义及表达形式、掌握驱动轮附着率的含义。掌握驱动轮附着率的计算及影响因素。M12讲授2复习课件101.61.6汽车的功率平衡1.6了解汽车的功率平衡的含义，能熟练书写各种工况下汽车的功率平衡方程式。了解汽车的功率平衡图的特点。会利用MATLAB编程绘制汽车的功率平衡图。掌握后备功率、负荷率等概念、意义、明确其影响因素。M11讲授1课后作业111.71.7汽车的动力性实验概述1.7了解汽车的动力性实验的分类，列举相关实验设备，理解动力性实验的原理。M41讲授1复习课件12第二章第二章汽车的经济性本章重点难点：汽车的燃油经济性指标的计算、影响汽车燃油经济性的因素、混合动力电动汽车的工作模式////132.12.1汽车的燃油经济性指标2.1掌握汽车的燃油经济性指标的定义及不同单位。掌握等速工况和循环行驶试验工况的不同。M11讲授1自学资料142.22.2汽车的燃油经济性指标的计算2.2了解发动机万有特性曲线、掌握发动机燃料消耗率的影响因素；掌握等速行驶百公里燃油消耗量的计算、了解循环行驶工况百公里燃油消耗量的计算。M12讲授，讨论2课后作业152.32.3影响汽车燃油经济性的因素2.3掌握如何在汽车使用方面提高汽车燃油经济性，掌握如何在汽车结构设计方面提高汽车燃油经济性。M21讲授，讨论1课后作业162.42.4电动汽车概述2.4了解电动汽车的发展、电动汽车的特点、电动汽车的分类；融入环保教育等课程思政；掌握电动汽车的动力性计算、经济性计算；了解混合动力电动汽车的分类、混合动力电动汽车的特点，掌握混合动力电动汽车的工作模式、节油原理。会分析串联和并联型混合动力电动汽车结构、工作模式和性能的不同M31.5讲授，讨论1.5复习课件172.52.5汽车的经济性实验概述2.5了解汽车的经济性实验的分类，列举相关实验设备，理解经济性实验的原理。M41讲授1复习课件18第三章第三章汽车动力装置参数的设计本章重点：发动机最大功率、传动系传动比的计算////193.13.1发动机最大功率的选择计算3.1掌握比功率、能根据汽车动力性、经济性的要求，计算轿车、货车所需的发动机最大功率。M20.5讲授，讨论0.5课后作业203.23.2传动系传动比的计算3.2了解传动系档位数对汽车动力性、经济性的的影响，明确传动系最小传动比对汽车动力性、经济性的的影响，掌握传动系最大传动比的计算（尤其是驱动轮附着率的验算），掌握传动系相邻两档传动比分配的理论上等比级数分配的意义及实际分配规律的原因。融入哲学“度”的运用课程思政。M31.5讲授，讨论1.5课后作业21第四章第四章汽车制动性本章重点难点：利用汽车制动性的评价指标评价汽车的制动性、前、后制动器制动力的分配////224.14.1汽车制动性的评价指标明确汽车的制动性的定义，掌握汽车制动性的三个评价指标。了解制动过程的四个阶段，掌握制动距离的计算，能分析影响制动距离的因素。了解制动效能的恒定性，了解制动器的热衰退，掌握抗热衰退性能的影响因素。融入以人为本的课程思政。M40.5讲授0.5复习课件234.24.2制动时车轮的受力分析4.2掌握地面制动力、制动器制动力的概念、区别，地面制动力与附着力的关系。了解制动过程中硬路面上的附着系数的变化特点。掌握滑动率的概念、意义、制动力系数与滑动率的关系。了解侧向力系数的概念，侧向力系数随滑动率而变化的特点。了解影响附着系数的因素。M11.5讲授，讨论1.5自学资料244.34.3制动时汽车的方向稳定性4.3掌握制动跑偏的原因，掌握制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失的原因。能进行受力分析说明前轮抱死拖滑、后轮抱死拖滑时汽车的特点。掌握制动过程中，如果只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑，汽车基本上沿直线向前行驶，汽车处于稳定状态，但丧失转向能力；若后轮比前轮提前一定时间先抱死拖滑，且车速超过某一数值，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑，路面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。M11.5讲授，讨论1.5复习课件254.44.4“理想”的前、后制动器制动力分配会进行受力分析确定地面对前、后车轮的法向反作用力，能分析有些轿车采用前盘后鼓的制动系统配置的原因。了解“理想”的前后制动器制动力分配的原则，掌握“理想”的前后制动器制动力分配曲线即I曲线的做法。了解具有固定比值的前、后制动器制动力，掌握同步附着系数的意义。M11讲授1复习课件264.54.5前后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析4.5了解f线组、r线组、I曲线的意义，能熟练进行前后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程的分析。M11讲授，讨论1文献阅读274.64.6前、后制动器制动力的分配4.6了解利用附着系数的含义，掌握制动效率的定义，掌握车轮不抱死条件下，包括某制动管路失效情况能达到的最大制动减速度、最小制动距离的计算。明确对前、后制动器制动力分配的要求，了解ECE制动法规，能分析制动力调节装置的特点。了解辅助制动器和发动机制动。M21讲授，讨论1课后作业284.74.7汽车制动防抱死系统（ABS）4.7了解汽车制动防抱死系统的功能，掌握ABS的结构和原理，能建立制动动力学模型，了解ABS控制算法。会分析制动防抱死过程。M21讲授，讨论1复习课件294.84.8汽车的制动性实验概述4.8了解汽车的制动性实验的分类，列举相关实验设备，理解制动性实验的原理。M40.5讲授0.5复习课件30第五章第五章汽车的操纵稳定性本章重点难点：轮胎的侧偏特性、线性二自由度汽车模型对前轮角输入的稳态响应、汽车操纵稳定性与悬架的关系////315.15.1汽车的操纵稳定性概述5.1明确汽车操纵稳定性的定义，了解操纵稳定性包含的内容，掌握稳态响应特性的类型。了解操纵稳定性的研究方法与试验评价方法。M31讲授1文献阅读325.25.2轮胎的侧偏特性5.2掌握轮胎侧偏角的概念。能分析轮胎的侧偏现象的原因，掌握轮胎侧偏特性的概念，能分析侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系。熟悉掌握侧偏刚度的影响因素。掌握轮胎回正力矩产生的原因及作用。M11讲授，讨论1复习课件335.35.3线性二自由度汽车模型对前轮角输入的稳态响应5.3了解线性二自由度汽车模型建立的简化条件，熟练绘出线性二自由度汽车模型，列出运动微分方程。了解前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应的求解过程，掌握稳态横摆角速度增益的意义。掌握稳态响应的三种类型的判别、特点。掌握影响稳定性因数的因素。了解特征车速、临界车速的意义。熟练掌握表征稳态响应的四个参数。M12讲授，讨论2课后作业345.45.4前轮角阶跃输入下的瞬态响应及横摆角速度频率响应特性5.4以二自由度汽车运动微分方程式的求解为例，了解前轮角阶跃输入下的瞬态响应的求解，掌握瞬态响应的稳定条件。了解表征瞬态响应响应品质好坏的4个参数。了解横摆角速度频率响应特性的意义，了解对方程进行傅里叶变换得到频率响应函数的方法。了解评价横摆角速度频率响应的参数。M11讲授，讨论1复习课件355.55.5汽车操纵稳定性与悬架的关系5.5掌握汽车的侧倾的原因、影响。会用图解法确定侧倾中心。了解悬架的侧倾角刚度、悬架的线刚度等概念。了解汽车的侧倾简化模型，掌握侧倾时垂直载荷在左右轮上的重新分配及其对稳态响应的影响。M10.5讲授0.5复习课件365.65.6汽车操纵稳定性与转向系、传动系的关系5.6了解汽车操纵稳定性与转向系的关系。了解转向盘力特性。了解评价高速公路行驶操纵稳定性的试验——转向盘中间位置操纵稳定性试验。了解汽车操纵稳定性与转向系、传动系的关系。掌握汽车的驱动形式对汽车性能的影响。了解地面切向反作用力与“不足－过多转向特性”的关系。了解直接横摆力偶矩控制提高弯道加速行驶的机理。M10.5讲授0.5文献阅读375.75.7汽车的侧翻5.7掌握汽车侧翻的定义，掌握汽车侧翻的简化模型，掌握汽车侧翻的评价指标及影响因素。M10.5讲授0.5复习课件385.85.8提高操纵稳定性的电子控制系统5.8了解车辆稳定性控制系统（VSC系统）的机理、结构。融入以人为本的课程思政。M31讲授1文献阅读395.95.9汽车的操纵稳定性实验概述5.9了解汽车的操纵稳定性实验的分类，列举相关实验设备，理解操纵稳定性实的原理。M40.5/0.5复习课件40第六章第六章汽车的平顺性本章重点难点：汽车振动系统的简化及单质量系统的振动////416.16.1人体对振动的反应和平顺性的评价6.1掌握汽车的平顺性的定义，掌握汽车振动系统的输入、输出，了解人体对振动的反应，了解国际、国内与平顺性评价方法相关的标准，掌握人体坐姿受振模型，明确平顺性的评价方法。掌握平顺性的评价指标：加权加速度均方根值（舒适性）、悬架的动挠度（撞击悬架限位的概率）、车轮与路面间的动载（行驶安全性）。M31讲授1文献阅读426.26.2路面不平度的统计特性6.2掌握路面不平度的功率谱密度的意义、计算方法。了解将空间频率功率谱密度化为时间频率功率谱密度的方法。明确速度功率谱密度为白噪声的意义。M11讲授1复习课件436.36.3汽车振动系统的简化及单质量系统的振动6.3掌握汽车振动系统的简化过程，能绘制7自由度振动模型、4自由度振动模型、2自由度振动模型及单自由度振动模型。了解单质量系统的自由振动。了解单质量系统的频率响应特性，能对幅频特性曲线进行讨论。M11讲授1课后作业446.46.4单质量系统对路面随机输入的响应6.4掌握平顺性分析的三个振动响应量。能分析车身加速度、悬架弹簧的动挠度、车轮与路面间的动载相对于路面不平度速度的传递函数的幅频特性，分析振动系统的固有频率、阻尼比等对共振峰值、高频段的影响。掌握悬架系统固有频率与阻尼比的选择。M11.5讲授1.5复习课件456.56.5车身与车轮双质量系统的振动6.5了解车身与车轮双质量系统的振动方程的建立。了解频率方程、主频率。掌握一阶主振型、二阶主振型等概念。了解车身型振动、车轮型振动。了解双质量系统的传递特性。能分析车身加速度、悬架弹簧动挠度和车轮相对动载的幅频特性。了解在路面随机输入下系统振动响应量均方根值的计算。掌握车身固有频率等4个系统参数对振动响应量均方根值的影响。M11讲授，讨论1复习课件466.66.6汽车的平顺性实验概述6.6了解汽车的平顺性实验的分类，列举相关实验设备，理解平顺性实验的原理。M40.5讲授0.5复习课件47第七章第七章汽车的通过性本章重点难点：汽车的通过性的定义及评价指标////487.17.1汽车的通过性概述7.1掌握汽车通过性的定义，明确其评价指标，如汽车支承通过性的指标评价：牵引系数、牵引效率及燃油利用指数。掌握汽车通过性几何参数的概念。M31讲授1文献阅读49实验1实验1自动变速器原理实验学习自动变速器的结构和工作原理，找出在不同档位时的动力传递路线及计算各个档位的传动比，分析自动变速器对汽车动力性、经济性的影响。M22实验2撰写实验报告50实验2实验2汽车ABS仿真实验巩固汽车制动性能的评价指标，学习ABS对汽车制动性的影响，学习整车动力学仿真软件的使用。M42实验2撰写实验报告51实验3实验3四轮定位对汽车行驶性能的影响学习汽车车轮定位参数的定义和各参数的作用，学习四轮定位仪的使用方法，学习由四轮定位参数不当引起的车辆故障的分析方法。M42实验2撰写实验报告52实验4实验4汽车平顺性实验学习汽车1/4模型及其建模方法，学习被动悬架和主动悬架的建模方法。M42实验2撰写实验报告四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每章布置4-6道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生动力学建模能力的有作图题，考核汽车性能计算、分析能力的有作图、分析和计算题。25%2实验1.本课程8个学时实验，共四次实验。2.成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3.考核学生应用相关理论和实验数据进行汽车性能评价和影响因素分析获得有效结论。15%3考勤随机点名、刷卡点名等5%4课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况5%5期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生汽车动力学建模的能力、掌握汽车性能的计算、绘图、分析，掌握汽车性能与汽车结构设计、汽车使用之间的关系、运用相关理论进行汽车的总体设计和关键参数选取等汽车设计任务，指导汽车使用等能力。题型主要有简答题、作图题、分析题、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业50%A-对动力学建模、性能计算、分析等知识点理解无误。B-对动力学建模、性能计算、分析等知识点理解存在少量错误。C-对动力学建模、性能计算、分析等知识点理解存在一定量错误。D-对动力学建模、性能计算、分析等知识点理解存在大量错误。2M1期末考试50%A-基础理论掌握扎实，能够综合运用所学知识解决一定的实际问题；分析问题逻辑过程严谨，分析结论准确。B-基础理论掌握较好，基本能够运用所学知识解决一定的实际问题；分析问题逻辑过程清楚，分析结论正确。C-基本掌握基础理论知识，运用所学知识解决一定的实际问题的能力一般；分析问题有一定的逻辑过程，能形成分析结论。D-基础理论知识掌握不足，难以运用所学知识解决实际问题，分析问题缺乏逻辑层次，分析结论不正确。3M3平时作业50%A-按时提交作业，认识和理解汽车技术对环境和社会可持续发展的影响；运用相关理论进行汽车的总体设计和关键参数选取等汽车设计任务，指导汽车使用等基本知识点理解无误。B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误。C-对上述知识点理解存在一定量错误。D-对上述知识点理解存在大量错误。4M3期末考试50%A-基础理论掌握扎实，能够综合运用所学知识解决一定的实际问题；分析问题逻辑过程严谨，分析结论准确。B-基础理论掌握较好，基本能够运用所学知识解决一定的实际问题；分析问题逻辑过程清楚，分析结论正确。C-基本掌握基础理论知识，运用所学知识解决一定的实际问题的能力一般；分析问题有一定的逻辑过程，能形成分析结论。D-基础理论知识掌握不足，难以运用所学知识解决实际问题，分析问题缺乏逻辑层次，分析结论不正确。5M4期末考试50%A