《汽車動力裝置仿真與設(shè)計(jì)》 教案大綱

2-汽車動力裝置仿真與設(shè)計(jì)課程教學(xué)大綱（僅供參考）課程名稱：汽車動力裝置仿真與設(shè)計(jì)英文名稱：SimulationandDesignofAutomotivePowerUnit課程號：課程類型：專業(yè)××課總學(xué)時(shí)及學(xué)分：32學(xué)時(shí)（包括24授課學(xué)時(shí)和8上機(jī)學(xué)時(shí)），2學(xué)分適應(yīng)對象：能源與動力工程、車輛工程等專業(yè)主要先修課程：高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、傳熱學(xué)、工程流體力學(xué)等執(zhí)行學(xué)期：第×學(xué)期一、課程的性質(zhì)與任務(wù)本課程是能源與動力工程專業(yè)的一門專業(yè)××課，是提升學(xué)生在內(nèi)燃機(jī)、動力電池和燃料電池領(lǐng)域的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)仿真理論和技術(shù)的重要課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，加深對內(nèi)燃機(jī)、動力電池和燃料電池的仿真基本理論、仿真方法、評價(jià)依據(jù)和優(yōu)化設(shè)計(jì)措施的仿真設(shè)計(jì)體系理解和實(shí)踐能力。主要包括內(nèi)燃機(jī)受力和平衡分析，曲軸、連桿、活塞、缸蓋、機(jī)體、缸套等內(nèi)燃機(jī)主要零部件的仿真與設(shè)計(jì)，配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真與設(shè)計(jì)，活塞環(huán)-缸套潤滑、徑向軸承潤滑、冷卻水腔流動傳熱和活塞噴油冷卻的仿真與設(shè)計(jì)，新能源汽車動力電池?zé)峁芾砗徒Y(jié)構(gòu)的仿真與設(shè)計(jì)，新能源汽車燃料電池水熱管理仿真與雙極板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。培養(yǎng)學(xué)生樹立高效、節(jié)能意識及綠色發(fā)展理念，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神。二、課程目標(biāo)1.課程目標(biāo)課程目標(biāo)1：使學(xué)生掌握內(nèi)燃機(jī)的受力和平衡計(jì)算，能正確分析主要零部件所受負(fù)荷的大小與性質(zhì)，掌握其工作特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要求、基本尺寸、結(jié)構(gòu)確定原則及仿真計(jì)算方法，熟悉配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)，掌握對潤滑和冷卻的基本要求，了解內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)有關(guān)的新技術(shù)成就與發(fā)展趨勢，闡述內(nèi)燃機(jī)“中國夢”，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國。課程目標(biāo)2：認(rèn)識新能源汽車動力電池和燃料電池系統(tǒng)組成，了解機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和熱管理設(shè)計(jì)要求，調(diào)研有關(guān)的新技術(shù)、發(fā)展趨勢和解決方案，闡述新能源發(fā)展與生態(tài)環(huán)境、能源安全和工程倫理的關(guān)系。課程目標(biāo)3：針對內(nèi)燃機(jī)和新能源汽車動力裝置分別開展工程實(shí)例仿真，進(jìn)行仿真模型簡化、邊界處理和算法運(yùn)用，分析其設(shè)計(jì)及特性，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神。2.課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐矩陣表1：課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐關(guān)系矩陣畢業(yè)要求畢業(yè)要求分指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)1.××1.3××課程目標(biāo)12.××2.1××課程目標(biāo)25.××5.2××課程目標(biāo)3三、教學(xué)內(nèi)容及其基本要求第一模塊緒論教學(xué)內(nèi)容：汽車動力裝置開發(fā)流程與仿真應(yīng)用，仿真概述基本要求：了解汽車動力裝置開發(fā)流程，明確仿真在開發(fā)流程中起到的作用；知曉不同仿真場景適合使用的仿真軟件。熟悉仿真計(jì)算的步驟，能夠編程完成插值計(jì)算。增強(qiáng)學(xué)生對中國汽車動力裝置綠色發(fā)展趨勢的認(rèn)識和科技創(chuàng)新意識。第二模塊內(nèi)燃機(jī)受力和平衡分析教學(xué)內(nèi)容：內(nèi)燃機(jī)受力計(jì)算和分析，內(nèi)燃機(jī)平衡計(jì)算和分析基本要求：1）掌握活塞運(yùn)動學(xué)，理解缸內(nèi)工作過程計(jì)算方法，掌握中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析，掌握多缸扭矩的求法。2）掌握旋轉(zhuǎn)慣性力/力矩和往復(fù)慣性力/力矩的計(jì)算和平衡。3）培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)和物理理論與實(shí)際工程問題結(jié)合的理解和實(shí)踐能力。第三模塊內(nèi)燃機(jī)主要零部件仿真與設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：曲軸組仿真與設(shè)計(jì)，連桿組仿真與設(shè)計(jì)，活塞組仿真與設(shè)計(jì)，機(jī)體組仿真與設(shè)計(jì)基本要求：1）掌握扭振系統(tǒng)當(dāng)量原則，理解曲軸扭轉(zhuǎn)的分析和評價(jià)；理解曲軸結(jié)構(gòu)仿真方法，提高曲軸疲勞強(qiáng)度的措施。2）理解連桿強(qiáng)度計(jì)算與校核方法，掌握計(jì)算工況。3）理解活塞溫度和強(qiáng)度仿真方法，掌握活塞溫度場評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，掌握活塞溫度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，掌握銷座棱緣負(fù)荷的形成以及提高活塞銷座強(qiáng)度的措施。4）理解機(jī)體組溫度和強(qiáng)度仿真方法，掌握機(jī)體組溫度場分析評價(jià)和優(yōu)化措施，掌握提高機(jī)體組強(qiáng)度和剛度措施。5）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和精益求精的大國工匠精神。第四模塊配氣機(jī)構(gòu)仿真與設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)與凸輪型線，配氣機(jī)構(gòu)動力學(xué)，配氣機(jī)構(gòu)與發(fā)動機(jī)性能仿真基本要求：1）理解平底挺柱運(yùn)動規(guī)律，掌握凸輪型線的概念和緩沖段必要性，理解工作段高次方凸輪型線的表達(dá)式及邊界條件，掌握運(yùn)動學(xué)評價(jià)參數(shù)；2）清楚產(chǎn)生氣門動態(tài)運(yùn)動規(guī)律與靜態(tài)運(yùn)動規(guī)律差異的原因，了解動力學(xué)模型，掌握動力學(xué)評價(jià)參數(shù)。3）培養(yǎng)學(xué)生高效、可靠和優(yōu)化的工程理念。第五模塊潤滑和冷卻系統(tǒng)仿真和設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：1）潤滑基礎(chǔ)，活塞環(huán)-缸套潤滑仿真與設(shè)計(jì)，徑向滑動軸承潤滑仿真與設(shè)計(jì)；2）冷卻水腔流動傳熱仿真與設(shè)計(jì)，活塞噴油冷卻仿真與設(shè)計(jì)基本要求：1）掌握雷諾潤滑方程和線性滑塊仿真，理解活塞環(huán)-缸套潤滑仿真與設(shè)計(jì)，掌握活塞環(huán)潤滑關(guān)注參數(shù)，了解徑向滑動軸承潤滑仿真與設(shè)計(jì)，理解徑向滑動軸承潤滑評價(jià)。2）理解冷卻水腔流動傳熱仿真與設(shè)計(jì)，掌握水腔結(jié)果分析和設(shè)計(jì)。理解活塞噴油冷卻仿真與設(shè)計(jì)，掌握活塞強(qiáng)制振蕩冷卻評價(jià)。3）培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能設(shè)計(jì)工程理念和精益求精的大國工匠精神。第六模塊新能源汽車動力和燃料電池仿真與設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容：1）新能源汽車動力電池系統(tǒng)概述，動力電池系統(tǒng)熱管理仿真與設(shè)計(jì)，動力電池結(jié)構(gòu)仿真與設(shè)計(jì)；2）新能源汽車燃料電池系統(tǒng)概述，氫燃料電池的水熱管理仿真與設(shè)計(jì)，雙極板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；疽螅?）了解純電動和混合動力汽車發(fā)展政策和趨勢，掌握鋰電池工作原理和性能參數(shù)，掌握動力電池?zé)峁芾肀匾裕斫鈫坞姵禺a(chǎn)熱仿真方法，理解熱管理系統(tǒng)仿真方法，掌握熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和評價(jià)，理解動力電池結(jié)構(gòu)仿真與設(shè)計(jì)。2）了解氫燃料電池汽車發(fā)展政策和趨勢，掌握質(zhì)子交換膜氫燃料電池電池工作原理和性能參數(shù)，掌握PEMFC水熱管理必要性，理解水熱管理系統(tǒng)仿真方法，理解雙極板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3）培養(yǎng)學(xué)生新能源發(fā)展與生態(tài)環(huán)境理念、能源安全和工程倫理意識。四、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配表2：各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配表學(xué)時(shí)環(huán)節(jié)課堂講授實(shí)驗(yàn)課上機(jī)課合計(jì)教學(xué)模塊模塊一、緒論22模塊二、內(nèi)燃機(jī)受力和平衡分析44模塊三、內(nèi)燃機(jī)主要零部件仿真與設(shè)計(jì)6410模塊四、配氣機(jī)構(gòu)仿真與設(shè)計(jì)22模塊五、內(nèi)燃機(jī)潤滑和冷卻仿真與設(shè)計(jì)44模塊六、新能源汽車動力和燃料電池仿真與設(shè)計(jì)6410共計(jì)24832五、教學(xué)策略與方法1．采用多樣化教學(xué)模式,體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教育理念，采用討論式教學(xué)和啟發(fā)式教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，著眼于學(xué)生的思維能力的培養(yǎng)。采用多樣化教學(xué)模式，形式有課堂討論,案例教學(xué),隨機(jī)提問等。上機(jī)課以學(xué)生為主體開展，鍛煉學(xué)生自主能力。2．將板書和現(xiàn)代教育技術(shù)手段進(jìn)行有效結(jié)合,包括板書、多媒體課件、學(xué)習(xí)互動群、微信專業(yè)公眾號、專業(yè)網(wǎng)站、上機(jī)課等，把抽象的概念形象化，提高學(xué)生仿真實(shí)踐能力，起到了有利于學(xué)生理解、提高學(xué)習(xí)興趣的作用。3．將課程創(chuàng)新應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技競賽等，引導(dǎo)學(xué)生參與相關(guān)項(xiàng)目。六、考核評價(jià)方法及要求考核類型：考查課考核與評價(jià)方式：建議采用平時(shí)表現(xiàn)、課程上機(jī)、作業(yè)、課程考試等多種環(huán)節(jié)相結(jié)合；成績構(gòu)成及比例：筆試（開卷）50%+平時(shí)成績50%（上機(jī)20%、作業(yè)20%、平時(shí)表現(xiàn)10%）成績評定標(biāo)準(zhǔn)：筆試按試卷百分制打分，上機(jī)按報(bào)告百分制打分，作業(yè)每次按百分制，根據(jù)作業(yè)次數(shù)求平均，根據(jù)課堂積極性和回答問題等評價(jià)平時(shí)表現(xiàn)成績。表3考核評價(jià)及依據(jù)平