《汽车设计》
《汽车设计》课程教学大纲
《汽车设计》课程教学大纲课程代码：020241010课程英文名称：Automobile Design课程总学时：48 讲课：48 实验：0 上机：0适用专业：车辆工程专业大纲编写（修订）时间：2017.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标该课程是车辆工程专业本科生的一门必修专业课。
通过本课程的教学，使学生掌握汽车总体设计的步骤、方法、有关参数对汽车性能的影响；学会分析和评价整车及总成的结构与性能，合理选择结构方案及有关参数；学会主要总成的设计计算方法。
学生在完成本课程的学习后，应能进行初步的汽车总体设计和总成设计与计算等技术工作，为今后从事汽车及科研、设计等工作打下扎实的基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握汽车设计的一般流程、主要设计指标、汽车主要总成的选型、主要参数的选择；汽车主要零部件的主要类型、工作条件、设计要求、材料、性能、结构特点等。
2.基本理论和方法：掌握汽车设计的基本原则，明了汽车发动机的相关参数对汽车设计的重大影响，着重掌握汽车底盘主要总成的参数选择、确定、设计计算，掌握提高零件疲劳强度，降低或增强摩擦，提高零部件工艺性的途径和方法等在设计中的应用。
3.基本技能:掌握设计计算、结构设计，编制技术文件等技能。
（三）实施说明1、本大纲中各章内容之间既相互关联又各自独立，每一章论述车辆一个系统的设计；2、本课程中未提及汽车车架设计的内容，这一部分在另外一门课程中讲述；3、本课程重点是有关汽车设计的基本理论、方法和程序，忌将设计理解为设计计算，教师应结合车辆工程专业的实际问题，在教学过程中注意理论与实际结合，突出实际应用；4、教师在授课过程中可以根据实际情况酌情安排各部分的学时，课时分配表仅供参考；5、课程的教学目标通过讲授、课后作业、实验和课程设计四个环节来实现。
教师要注重对基本概念、基本方法和解决实际问题思路的讲解，以便学生在实际应用中能举一反三，灵活运用。
汽车设计教案
汽车设计教案.doc教案章节：一、汽车设计概述教学目标：1. 了解汽车设计的定义和意义。
2. 掌握汽车设计的基本原则和流程。
3. 了解汽车设计的发展趋势和挑战。
教学内容：1. 汽车设计的定义和意义2. 汽车设计的基本原则3. 汽车设计的流程4. 汽车设计的发展趋势和挑战教学活动：1. 引入讨论：汽车的定义和意义。
2. 老师讲解：汽车设计的基本原则和流程。
3. 案例分析：介绍一些成功的汽车设计案例。
4. 小组讨论：探讨汽车设计的发展趋势和挑战。
教学评估：1. 课堂讨论参与度2. 小组讨论报告教案章节：二、汽车造型设计教学目标：1. 了解汽车造型设计的概念和原则。
2. 掌握汽车造型设计的基本技巧和工具。
3. 了解汽车造型设计的发展趋势和挑战。
教学内容：1. 汽车造型设计的概念和原则2. 汽车造型设计的基本技巧和工具3. 汽车造型设计的发展趋势和挑战教学活动：1. 引入讨论：汽车造型设计的概念和原则。
2. 老师讲解：汽车造型设计的基本技巧和工具。
3. 案例分析：介绍一些成功的汽车造型设计案例。
4. 小组讨论：探讨汽车造型设计的发展趋势和挑战。
教学评估：1. 课堂讨论参与度2. 小组讨论报告教案章节：三、汽车结构设计教学目标：1. 了解汽车结构设计的概念和原则。
2. 掌握汽车结构设计的基本技巧和工具。
3. 了解汽车结构设计的发展趋势和挑战。
教学内容：1. 汽车结构设计的概念和原则2. 汽车结构设计的基本技巧和工具3. 汽车结构设计的发展趋势和挑战教学活动：1. 引入讨论：汽车结构设计的概念和原则。
2. 老师讲解：汽车结构设计的基本技巧和工具。
3. 案例分析：介绍一些成功的汽车结构设计案例。
4. 小组讨论：探讨汽车结构设计的发展趋势和挑战。
教学评估：1. 课堂讨论参与度2. 小组讨论报告教案章节：四、汽车动力系统设计教学目标：1. 了解汽车动力系统的概念和重要性。
2. 掌握汽车动力系统设计的基本原理和流程。
汽车设计课程设计指导书 教材
汽车设计课程设计指导书一、课程名称：汽车设计二、课程简介：本课程旨在帮助学生掌握汽车设计的基本理论和技能，培养学生的创新能力和设计思维，使其成为具有汽车设计能力的专业人才。
课程内容包括：汽车设计概论、汽车造型设计、汽车结构设计、汽车材料与工艺、汽车美学与人机工程学等方面的知识。
三、教学目标：1. 培养学生对汽车设计的兴趣和热情，激发其创新潜力；2. 帮助学生建立汽车设计的基本理论知识体系；3. 培养学生的审美能力和设计思维，使其具备汽车设计的实际操作能力；4. 培养学生的团队合作精神和交流能力，逐步形成汽车设计领域的专业素养。
四、教学内容与教学方法：1. 汽车设计概论：介绍汽车设计的基本概念、发展历程和相关理论；教学方法：理论讲授、案例分析2. 汽车造型设计：包括汽车外观设计和内饰设计；教学方法：实例剖析、设计实践3. 汽车结构设计：介绍汽车各部件的功能和工作原理，以及结构设计的基本原则；教学方法：理论讲解、实例分析4. 汽车材料与工艺：介绍汽车所用材料的特性和应用，以及相关加工工艺；教学方法：知识讲解、实地考察5. 汽车美学与人机工程学：讲解汽车设计中的审美标准和人机交互原理；教学方法：案例分析、讨论交流五、教学评价与考核方法：1. 平时表现：包括课堂表现、作业完成情况等；2. 设计作品：学生完成的汽车设计作品，包括手绘设计图、三维模型等；3. 期末考核：结合设计作品和理论知识进行综合考核。
六、教材与参考书目：1. 主教材：《汽车设计基础》2. 参考书目：《汽车造型设计原理》，《汽车结构设计与分析》，《人机工程学导论》七、教学环节安排：1. 理论课程：每周2学时2. 实践课程：每周2学时3. 设计讨论和指导：每周1学时八、课程设计：要求学生结合所学知识，完成一份完整的汽车设计项目，包括设计报告、设计草图和三维模型。
设计项目需符合汽车设计的规范，突出个性和创新。
以上为汽车设计课程的设计指导书，希望学生在学习过程中能够认真学习相关知识，勤加练习，提高自己的汽车设计能力。
《汽车设计》课程设计指导书
《汽车设计》课程设计题目:汽车离合器设计专业：班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：成绩:《汽车设计》课程设计指导书一、课程设计的题目：离合器的设计二、课程设计的要求请根据所给的基本参数，设计一套离合器装置。
具体完成任务：（1）离合器膜片弹簧（A3图）1张（2）设计计算说明书1份三、课程设计内容及步骤1、离合器主要参数的确定（1）根据已知参数，确定离合器形式。
（2）确定离合器主要参数：①后备系数；②单位压力；③摩擦片内外径D、d和厚度b；④摩擦因素f、摩擦面数Z和离合器间隙。
（3）摩擦片尺寸校核与材料选择。
2、扭转减震器的设计（1）扭转减震器选型（2）扭转减震器主要参数确定（3）减震弹簧尺寸确定3、膜片弹簧的设计（1）膜片弹簧基本参数确定（2）膜片弹簧强度计算四、设计要求1、设计计算说明书（1）设计计算说明书要包括：目录、任务书、设计内容、参考资料、对课程设计的心得体会等。
（2）设计内容要主要体现：①进行参数选择与计算时的理论依据、计算步骤及对计算结果合理性的阐述；②分析几种不同类型离合器方案，论证自己所选方案的合理性；③对课程设计结果的合理性进行分析。
（3）最终上交的课程设计说明书统一用A4纸打印或撰写，要求排版整洁合理，字迹工整。
2、设计图纸离合器膜片弹簧A3图纸一张。
尺寸标注、公差标注、技术要求、明细栏等完整。
图纸折叠装订在说明书最后一页。
七、成绩评定1、设计完成后于6月3日前由学习委员或班长收齐，6月4日下午4点交给指导老师。
2、成绩评定：指导教师按学生独立完成工作情况、设计计算说明书及图纸质量等综合考虑后给出成绩。
3、成绩分五等：优、良、中、及格、不及格。
八、参考文献1．汽车工程手册人民交通出版社2．陈家瑞汽车构造人民交通出版社3．王望予汽车设计机械工业出版社4．余志生汽车理论机械工业出版社5．机械设计手册机械工业出版社学号前1～11名同学的设计参数奥迪A3标准型主要性能参数学号前12～22名同学的设计参数东风阳光（M/T）的主要参数学号前23～33名同学的设计参数长城酷熊 09款1.5豪华型的主要参数学号前34～最后同学的设计参数捷达 GTI 16V参数表公共邮箱：gxgxyqc@密码：gxgxyqcx一张有错误并不完善的参考图标题栏格式学生名单。
《汽车设计》课件
内饰设计也需要考虑人机工程学和安全性，以确保驾驶员和乘客的安全和舒适。
性能设计是汽车设计的核心要素，它决定了汽车的动力性、经济性、操控性和舒适性等性能指标。
性能设计还需要考虑车辆的重量、重心位置和空气动力学特性等因素，以提高车辆的性能表现。
可视化技术能够将数字模型转化为逼真的渲染效果图，使设计更加直观和易于理解。可视化技术还能用于评估设计的可行性和美观度。
可视化技术
数字模型
虚拟现实（VR）技术能够提供沉浸式的汽车设计体验，使设计师能够更深入地了解和评估设计方案。VR技术还能够模拟真实场景，帮助设计师发现潜在的问题和改进方向。
虚拟现实技术
增强现实（AR）技术能够将虚拟的设计方案与现实世界相结合，使设计师能够实时地观察和评估设计方案在实际环境中的效果。AR技术有助于提高设计的可行性和实用性。
增强现实技术
05
汽车设计案例分析
总结词
动感、性能、豪华
详细描述
跑车设计注重流线型和动感外观，以体现高性能特点。采用轻量化材料和先进悬挂系统，提高操控性能和行驶速度。内饰设计豪华舒适，提供极致的驾驶体验。
计算机辅助工程（CAE）是汽车设计中的重要环节，它能够对汽车零部件和整车进行结构、热、流体等方面的性能分析和优化。CAE技术有助于提前发现设计中的问题，减少后期修改和优化成本。
CAD技术
CAE技术
数字模型是汽车设计的核心，它能够精确地描述汽车的结构、外观和性能。数字模型能够方便地进行修改和优化，提高了设计效率。
总结词
创新、前瞻、科技感
要点一
要点二
详细描述
概念车设计注重创新和前瞻性，探索未来汽车发展趋势。采用新型材料和先进技术，打造独特外观和功能。内饰设计科技感十足，提供全新的驾乘体验。
汽车设计(第三版)
绘制总布置草图，初选主要技术参数
确定主要参数和结构，总成设计，绘制整 车校对图，运动干涉校核，整车性能计算， 出试制图和技术文件
试制、 试验、 改进、 定型 阶段
改进设计 鉴定定型
试制总成和样车，总成试验，整车试验，使 用试验，评价试验，改进没计
工艺审查，成本核算，价值分析，出生产 准备用图，编制鉴定文件
上海理工大学机械系《汽车设计》第三版，周萍 第一章 汽车总体设计
第一节 概 述
一、总体设计应满足的基本要求 由动力装置、底盘、车身、电器及仪表等四部分组成的汽车，是用来载送人员和货物的 运输工具。 汽车可以按照用途或结构特点进行分类。我国把汽车分为七类：轿车、货车、越野车、 自卸汽车、牵引汽车、专用汽车和客车。上述七类汽车又根据发动机的排量 V 或汽车总质量 m a 或汽车尺寸(总长)不同进一步区分，如不同发动机排量的轿车，表明汽车的动力性和经 济性指标不一样。我国根据发动机排量不同，将轿车分为五级(表 l-1)；货车按公路运行时 厂定最大总质量不同，越野车按越野运行时厂定最大总质量不同，将它们分为四级(表 1-2)； 而客车根据车辆总长不同来区分(表 l-3)。
表 1—4 汽车新产品开发的一般程序
阶
新车设计
主要工作内容
段
国家汽车发展型谱或上级机关指令 工厂产品发展规划
设 计 任 务 书 编 制 阶 段 技术
《汽车设计》课程复习思考题第二章离合器设计
第二章离合器设计1.设计离合器、离合器操纵机构需要满足哪些基本要求？答:(1)离合器基本要求:①可靠地传递Temax,并有适当转矩储备;②接合完全、平顺、柔和，保证起步时无抖动和冲击；③分离迅速、彻底；④从动部分转动惯量小，减轻换档齿轮间的冲击；⑤防止传动系产生扭转共振，有吸振、缓冲和减小躁声的能力；⑥吸热能力高，散热效果好；⑦操纵轻便；⑧作用在从动盘上的压力和衬片上的摩擦因数使用过程中变化小；⑨强度足够，动平衡良好；⑩结构简单，质量小，工艺性能好，拆装、维修、调整工作方便；(2)离合器操纵机构基本要求:①操纵轻便；②有踏板自由行程调整机构，用来恢复分离轴承的自由行程；③有踏板行程限位装置，防止操纵机构过载；④有足够的刚度；⑤ 高;(传动效率)⑥发动机振动、车架、驾驶室变形等不会影响其正常工作。
2.盘形离合器有几种？各有何优缺点？答：①单片盘形离合器；②双片盘形离合器；③多片盘形离合器。
3.离合器的压紧弹簧有几种形式？各有何优缺点？答：①圆柱；②圆锥；负荷大，受离心力影响小，轴向尺寸变大；③膜片。
4.离合器的压紧弹簧布置形式有几种？各有何优缺点？答：①圆周布置；②中央布置；③斜向布置。
5.离合器的摩擦衬片与从动钢板的连接方式有几种？各有何优缺点？答：①铆接法：连接可靠，更换摩擦片方便，采用较广泛，铜铆钉的高温强度和耐腐蚀强度性能比铝铆钉好；②粘接法：可充分利用摩擦片厚度，增加摩擦面积，但摩擦片更换不便，无法从动钢片上装波型弹簧片以获得轴向弹性。
6.离合器的操纵机构有几种？各有何优缺点？答：常用的离合器操纵机构，主要有机械式、液压式等。
机械式操纵机构有杆系和绳索两种形式。
杆式传动机构结构简单、工作可靠，被广泛应用。
但其质量大，机械效率低，在远距离操纵时布置较困难。
绳索传动机构可克服上述缺点，且可采用吊挂式踏板结构。
但其寿命较短，机械效率仍不高。
多用于轻型轿车。
液压式操纵机构主要由主缸、工作缸和管路等部分组成，具有传动效率高，质量小、布置方便、便于使用吊挂踏板、驾驶室容易密封、驾驶室和车架变形不会影响其正常工作，离合器接合较柔和等优点。
《汽车设计》课程设计指导书
《汽车设计》课程设计指导书一、课程设计的目的本课程设计是在学完“汽车设计”课程之后进行的，旨在对车辆设计的学习进行总结，对所学知识加以巩固。
通过设计过程，要求学生能够全面掌握《汽车设计》课程中的基本理论知识，试验方法，并能够分析和评价汽车及其各总成的结构与性能，合理选择设计方案及有关参数，掌握汽车主要零部件设计与计算方法和总体设计的一般方法。
二、对学生的要求1. 学生需认真阅读课程设计任务书，熟悉有关设计资料及参考资料，熟悉有关各种设计规范的有关内容，认真完成任务书规定的设计内容。
2. 学生均应在教师指导下，按时独立完成规定的内容和工作量。
3. 撰写课程设计说明书。
要求计算准确、文字通顺、书写工整。
要求图纸、图面布置合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定，用工程字注文。
三、设计过程与设计步骤1.明确本设计的内容及所要达到的设计目标。
2.进行系统的初始布置，设计方案的选择等工作。
3.初始参数的确定。
4.根据初始参数进行设计。
5.对所确定的设计方案进行分析计算。
6.找出初始方案所存在的不足，进行分析并加以改正。
7.进行系统的优化，得出最佳方案。
8.确定最终设计方案。
9.对设计中关键内容的分析设计说明或举例说明。
10.说明待解决的问题及研究发展方向。
四、工作量要求11.按照有关要求及格式编写设计说明书，所有的内容一律打印。
报告说明书包括设计过程、软件仿真的结果及分析、硬件仿真结果及分析，设计说明书不少于3000字。
12.绘制机械图。
要求对设计的关键技术及主要构件绘制机械图，机械图按照制图规范统一绘制，一律用计算机绘制、输出。
图纸总量达到两张A0图纸，其中至少1张A0图纸。
五、设计的进度1.课程设计时间为两周。
2.第1天讲授设计需要的硬件和软件、设计的要求、布置设计题目。
3.第2～8天学生进行设计。
4.第9、10天教师验收，然后学生撰写和打印设计报告。
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《汽车设计》作业
1-1.拟开发一种五座中级轿车，试初选其：
(1)布置形式，并且说明其优缺点；
(2)轴距、轮距；
(3)整车整备质量；
(4)轴荷分配；
(5)性能指标；
(6)发动机；
(7)轮胎。
2-1.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= 355mm，从动片内径 d =178mm，摩擦系数 f =0.25，摩擦面积单位压力p=0.16N/mm2 ，求该车离合器可以传递的最大摩擦力矩。
2-2.已知膜片弹簧的参数，试计算其压紧力-变形特性曲线。
要求写出计算公式，并且画出特性曲线。
弹性模量（Mpa）E=2.1*10^5;泊松比 =0.3;自由状态下碟簧部分大端半径(mm)R=120;自由状态下碟簧部分小端半径(mm)r=100;自由状态下碟簧部分内截锥高度（mm）H=5.4;膜片弹簧钢板厚度（mm）h=3;压盘加载点半径（mm）R1=119; 支承环加载点半径（mm）r1=103。
2-3.下图为某车型离合器液压操纵机构简图。
已知：离合器压紧弹簧对压盘的总工作F=5000N,从动盘面压缩量△h=1mm，分离轴承为常接式，主缸活塞顶部间隙δ＝0.5mm,摩擦面数Z＝2，压盘与摩擦片之间的分离间隙△s=0.75,分离轴承与分离指之间的间隙Sof=3mm，各杆系尺寸：
a2=300mm;a1=60mm;b2=162mm;b1=90mm;d1=18mm;d2=22mm;c2=61mm;c1=19mm。
回位弹簧1、2的力忽略不计，系统效率n=0.85。
试计算：（1）操纵机构总传动比；
（2）踏板行程；（3）踏板力。
4-1.发动机的最大转速为2500r/min，最大转矩为700N.m，变速器传动比为：
1档：6.11：1；2档：3.15：1；3档：1.71：1；4档：1.00：1；5档：0.78：1；倒档：5.22：1；主减速传动比为1.263，传动轴长度为482mm，传动轴外径为95mm，内径为85mm，试校核该传动轴的临界转速是否满足设计要求。
5-1.下面是一辆越野车的参数：
(1)发动机的最大转速为2500r/min，最大转矩为700N.m，发动机纵置；
(2)变速器效率为0.95，传动比为：1档6.11：1；2档3.15：1；3档1.71：1；4档1.00：1；5档0.78：1；倒档5.22：1；
(3)分动器效率为0.95，传动比为低档3.0：1；高档1：1；
(4)主减速器传动比为2.0，效率为0.96；
(5)轮边减速器传动比2.2，效率为0.98；
(6)越野车总质量9000kg，质心至前桥的距离a=1815mm，至后桥的距离b=1485mm；质心距地面高度h=1100mm；设计爬坡度为31 o；地面附着系数取0.85；
(7)决定采用螺旋锥齿轮。
试为这辆越野车设计主减速锥齿轮，即选择锥齿轮的主要参数和进行全面的强度计算，其中前、后主减速器采用相同的设计。
5-2.有一辆15座小公共汽车采用普通锥齿轮式差速器，其锁紧系数为K=0.15。
设驱动桥上的一个车轮位于冰面上，附着系数为0.1，另一个车轮位于水泥路面上，附着系数为0.7，驱动桥轴轴荷为20000N。
试确定在这个驱动桥上可以发出的最大驱动力。
6-1.拟设计一辆长途大客车，载客60人，采用平头式布置形式，其采用两轴设计，发动机前置，后轴驱动，驱动形式为4X2，后轴采用双胎。
试确定：
(1)整车整备质量、总质量、轴距、轮距和轴荷分配；
(2)其后悬架采用主、副板簧形式，试分别确定主、副板簧的刚度？
6-2.验算一长途客车前钢板弹簧总成在制动
时和驱动时的应力。
已知：单个前轮上的垂
直载荷静负荷G1=17500N ，制动时前轮质量分
配系数m 1=1.2 ，不考虑骑马螺栓的作用，
l 1=l 2=650mm ，c=570mm ，ψ=0.7，弹簧片数
n=12，片厚h=7mm ，片宽b=65mm ，许用弯曲
应力[]w σ＝350 N/mm 2，许用应力
[]σ=1000N/mm 2。
求：（1）max σ发生在什么地方？
（2）max σ=?
（3）是否安全？
7-1.汽车原地转向时驾驶员作用在转向盘轮缘上的最大瞬时力不应超过700N ，转向盘转动的总圈数不应超过6圈，请核算某汽车在沥青或混凝土路面上的转向轻便性与灵活性。
已知该车的方向盘立柱即为转向器输入端。
已知参数：转向轴负
荷： =33690N ；轮胎与路面的滑动摩擦系数：
=0.7；轮胎气压： P=0.45N/mm
2；转向摇臂长： = 150mm ；转向节臂长： = 200mm ；方向盘半径：
= 250mm ；
转向器角传动比：w i =20；转向器效率：
=70%。
方向盘回转的总圈数 n 可由下
式计算：()max max 360wo i n βα+=，式中： -- 转向传动系的角传动比；-- 内
转向轮最大转角，
=36 o ； -- 外转向轮最大转角， =30 o 。
7-2.计一满足设计要求的转向梯形机构。
已知参数：
(1)车型 1 K= 1420mm L= 3300mm 轮距D ＝1800mm 最小转弯半径Rmin=6550mm ；
(2)车型 2 K= 1480mm L= 4000mm 轮距D ＝1900mm 最小转弯半径Rmin=7550mm ；
(3)车型 3 K= 1575mm L= 4144mm 轮距D ＝2100mm 最小转弯半径Rmin=7550mm ；
(4)车型 4 K= 1175mm L= 2700mm 轮距D ＝2050mm 最小转弯半径Rmin=5550mm 。
要求：从上述车型中任选一车型，涉及整体式后置转向梯形，确定梯形臂长和梯形底角，画出实际特性曲线，他与理论特性曲线在 15-25o 以内相交 (内轮共转 40o)在 25o以内的实际特性曲线尽量与理论特性曲线接近。
注：可以采用优化设计方法进行转向梯形机构的设计，也可以采用传统的设计方法进行设计。
8-1.若轻型汽车的有关参数如下：总重G
a =26000N，轴距L=2700mm，重心高h
g
=905mm，
重心到前轴的距离L
1=1428mm，车轮的工作半径r
r
=350mm，若该车在φ＝0.7的道
路上行驶，试完成以下计算。
（1）若采用车轮制动器作为应急制动，试确定应急制动所需的制动力矩？
（2）该车可能停驻的极限上坡路倾角α
1和极限下坡路倾角α
2
（要求进行任一工
况受力分析）？
（3）驻车的上极限制动力矩？。