汽车轻量化设计

一、课程介绍

《汽车轻量化设计》是车辆工程专业本科阶段的专业选修课之一，其目的与任务是培养学生了解我国及国际汽车的轻量化现状、挑战及任务，熟悉轻量化设计的基本方法，初步掌握轻量化材料及其加工工艺，使学生具备一定的综合运用所学知识分析和解决与汽车轻量化相关的复杂工程问题的能力，为今后继续深造或在车辆工程及相关领域从事设计、制造、实验、管理、科研和教学等工作打下坚实的基础。

Introduction

“Vehicle Lightweight Design” is one of the professional elective courses for the undergraduate stage of vehicle engineering. Its purpose and task is to train students to understand the lightweight conditions, challenges, and tasks of the Chinese and international automobiles, and to familiarize themselves with the basic methods of lightweight design, lightweight materials and their processing techniques. With this course, the students will be allowed to have the ability to comprehensively apply the knowledge they have learned to analyze and solve complex engineering problems related to vehicle lightweight design. Also, the students can lay a solid foundation of pursuing further work in the future, or engaging in design, manufacturing, experimentation, management, research, and teaching in vehicle engineering and related fields.

课程基本信息

二、教学大纲

1、教学目标

1.1 教学目标

课程内容围绕汽车轻量化设计的基础理论和实际应用开展。采取教师主题引导与讲授的方式，着重培养学生解决车辆工程领域复杂工程问题；同时根据汽车发展的趋势及汽车轻量化的特点使得学生能够理解掌握基本的创新方法，具备一定的创新意识，并能将创新运用于设计之中。

本课程达成如下业务能力培养要求：

1. 培养学生能够综合应用数学、自然科学和工程科学的科学原理和技术方法，识别、系统地表达车辆工程领域中复杂工程问题，以获得有效结论的能力。掌握汽车轻量化的基础知识，了解汽车轻量化的特点，掌握分析问题解决问题的方法，能够通过分析得到解决汽车轻量化的有效结论。

2. 使学生了解汽车轻量化设计方法与发展趋势，能够掌握基本的创新方法，具备一定的创新意识，并能将创新运用于设计之中。了解汽车轻量化的发展趋势，了解汽车轻量化材料、工艺，掌握汽车轻量化设计方法，使得学生能够将汽车轻量化设计理论与方法应用到汽车轻量化设计之中。

1.2 教学目标与毕业要求指标点对应关系

表1 教学目标与毕业要求指标点对应关系

2、教学要求

教师要积极备课，认真准备实验；在课堂内进行大纲解读，使学生清楚本课程具体的课程目标，通过该课程的学习应掌握的知识和获得的能力；对课程内容要融会贯通，切忌照本（幕）宣科。注重知识的拓展，并在课堂上加强思政教育。

通过理论知识教学，结合典型实例分析，充分利用多媒体动画教学使学生掌握理论知识，具备分析问题解决问题的能力。学生在学习过程中需认真、及时完成教师布置的各项课程作业，并且在教师的指导下进行课外文献阅读。

成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。

3、预备知识或先修课程要求

《汽车构造》等课程。
4、教学方式

表2教学方法（与教学目标对应）

5、课程教学内容及学时分配

5.1课程内容

第一章 绪论 （2学时）

第一节 汽车轻量化概述

第二节 汽车轻量化的发展现状

第三节 车身结构轻量化的发展

第四节 我国汽车轻量化的发展现状

本章重点：汽车轻量化的发展；进行汽车轻量化研究的必要性及相关研究的最新发展方向。

第二章 汽车轻量化方法 （2学时）

第一节 轻量化问题的结构

第二节 汽车轻量化设计方法

第三节 轻量化构造

第四节 轻量化设计原则

第五节 多目标优化设计方法

本章重点、难点：汽车轻量化优化设计方法。

第三章 汽车轻量化材料 （4学时）

第一节 汽车轻量化材料的选取准则

第二节 轻量化材料

本章重点、难点：汽车轻量化材料选取原则。车用金属材料与复合材料的基本性能。

第四章 汽车轻量化结构的成型工艺（4学时）

第一节 高强钢的成型工艺

第二节 铝合金的成型工艺

第三节 镁合金的成型工艺

第四节 复合材料的成型工艺

本章重点、难点：各种材料成型技术的对比及优缺点。

第五章 汽车车身轻量化结构的连接工艺（4学时）

第一节 焊接

第二节 铆接

第三节 粘接

第四节 复合材料的连接工艺

第五节 特殊连接方法

本章重点、难点：不同焊接方法的优缺点，复合材料的连接工艺与方法。

第六章 轻质汽车结构设计（2学时）

第一节 车身结构的特点

第二节 车身结构的设计要求

第三节 车身结构轻量化设计技术路线

本章重点、难点：了解车身车身结构的特点、设计要求、轻量化技术路线。

第七章 汽车轻量化设计实例（6学时）

第一节 商用车驾驶室轻量化实例

第二节 轿车车身参数化建模与多目标优化

第三节 汽车关键零部件轻量化设计与优化

本章重点、难点：了解汽车车身轻量化对车身性能的影响。

5.2教学内容与教学目标对应关系

表3 教学内容与教学目标对应关系

7、考核要求、考核方式及成绩评定标准

7.1考核方法

表4 考核方法（与教学目标对应）

7.2考核标准

表5 考核标准

7.3成绩评定

（1）课程作业

由教师根据四次作业的实际完成情况，给出成绩，每次作业10分。

（2）课堂讨论

针对汽车轻量化某一议题分组展开课堂讨论，成绩按组给出，总成绩为10分。

（3）成绩评定

本课程考核性质为考查，综合考虑作业、课堂讨论的表现确定总成绩，成绩分为优秀、良好、中等、合格和不合格五个等级，计算公式如下：

总成绩=课程作业（40%）+课堂讨论（10%）+期末测验（50%）。

不参加课堂讨论、缺课程作业、不参加期末测验，总成绩为不及格。