胡艷 黃盼盼

摘 ? 要：針對《車輛系統(tǒng)動力學》在本科教學中存在的問題，分別從教學內(nèi)容、教學方法和實踐環(huán)節(jié)三個方面進行教改探討。相關探討為提升教學效果，增強課程理論與實踐的聯(lián)系，為提高學生解決工程實際問題的能力提供有益參考。

關鍵詞：車輛系統(tǒng)動力學 ?車輛工程 ?教學改革

中圖分類號：G64 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0188-02

Abstract：According to the problems existing in the teaching process of "Vehicle system dynamics"， teaching reform is discussed from three aspects： teaching content， teaching method and practice. The related discussion provides beneficial reference for improving teaching effect， strengthening the connection between curriculum theory and practice， and improving students' ability to solve practical engineering problems.

Key Words： Vehicle System Dynamics;Vehicle engineering;Reform in Education

1 ?《車輛系統(tǒng)動力學》課程教學改革的意義

《車輛系統(tǒng)動力學》是江蘇師范大學機電工程學院開設的一門面向車輛工程專業(yè)本科生的專業(yè)必修課。該課程主要涉及車輛系統(tǒng)動力學指標及評估標準、輪對結構與輪軌接觸幾何關系、客車懸掛系統(tǒng)與車輛動力學性能關系、貨車轉(zhuǎn)向架基本結構及動力學原理、車輛系統(tǒng)動力學模型等方面的知識。學生通過該課程的學習可以掌握車輛主要結構和懸掛參數(shù)與系統(tǒng)動力性能之間的關系、了解基本的輪軌接觸理論、掌握車輛系統(tǒng)動力學模型建立方法，并為以后深層次專業(yè)課程的學習及科研工作打下一定基礎[1]。

《車輛系統(tǒng)動力學》涉及振動理論、接觸理論、控制工程等多學科知識，學生掌握相關知識點有較大的困難。傳統(tǒng)的教學模式多為課堂灌輸式教學，偏重于講授理論知識，針對動力學仿真實際操作的講解較少。目前，主機廠、設計院在進行新型轉(zhuǎn)向架研發(fā)、線路試驗之前均需對所設計的產(chǎn)品進行大量的動力學仿真試驗。通過仿真試驗可模擬車輛實際運行工況，從而發(fā)現(xiàn)前期設計不足之處，優(yōu)化設計參數(shù)，進而研發(fā)出動力學性能優(yōu)良的產(chǎn)品?，F(xiàn)有教學方式中，學生雖可掌握車輛系統(tǒng)動力學方面的理論知識，但根據(jù)實際工況對車輛進行動力學仿真方面的能力略顯不足，因此急需改革。本文從教學內(nèi)容、教學方法、實踐環(huán)節(jié)的角度對《車輛系統(tǒng)動力學》的本科教學進行探討[2-3]。

2 ?《車輛系統(tǒng)動力學》課程教學改革探討

2.1 教學內(nèi)容

根據(jù)車輛工程專業(yè)培養(yǎng)目標所需的基本理論和基本技能的要求，教學大綱在編制時需注重理論知識的傳授及實踐技能的培養(yǎng)。一方面要突出車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)特色，以“社會需要”為指導思想，兼顧學生后續(xù)培養(yǎng)和發(fā)展。另一方面根據(jù)車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)的工程性要求，體現(xiàn)工程與實踐相結合的特點。例如，學生畢業(yè)后有的在軌道客車領域工作，有的在軌道貨車領域工作，在講授車輛系統(tǒng)動力學模型時，分別針對鐵路客車、鐵路貨車動力學模型進行講解，讓學生了解本課程在工程實踐中的應用情況，為學生以后更快的適應工作環(huán)境打下基礎。

根據(jù)本課程的教學目標，學生應掌握車輛動力學模型的建模方法。為此，在教學過程中，除了進行理論教學還，還應安排一些上機課程。上機操作需注重教學內(nèi)容安排。由于多數(shù)學生都是初次接觸動力學仿真軟件，應循序漸進、由淺入深的安排教學內(nèi)容：首先為學生介紹軟件的基本操作，然后指導學生進行一些簡單案例的操作，逐步引導學生獨立完成較為復雜的動力學仿真操作;在進行動力學上機教學的同時，可以輔以理論教學，最終達到學以致用、理論指導實踐的教學效果。

2.2 教學方法

《車輛工程動力學》教材中涉及大量的公式推導，要求學生有較好的數(shù)學、力學功底。學生面對眾多的推動公式，往往望而卻步，產(chǎn)生抵觸情緒。因此，在教學過程中不能采用傳統(tǒng)的灌輸式教學方法，需借助多媒體工具結合三維軟件、動力學仿真軟件充分調(diào)動學生的積極性，激發(fā)學習熱情，引導學生主動去探索知識。例如，在講授轉(zhuǎn)向架橫向阻尼器、縱向阻尼器等結構對車輛動力學性能的影響時，首先通過三維軟件展現(xiàn)轉(zhuǎn)向架的整體結構，讓學對了解相應阻尼器在轉(zhuǎn)向架結構中的位置，并進一步講解其結構及作用;然后通過動力學仿真軟件直觀的展示阻尼變化對車輛動力學各項指標的影響，激發(fā)學生的興趣?？紤]到大部分學生都有Solidworks、Pro/E等三維軟件的運用基礎，為鍛煉學生的動手能力，指導學生利用上述軟件進行簡單的運動學分析，比如，進行受電弓系統(tǒng)升降弓的運動學分析，進而引導學生學習專業(yè)的動力學軟件，進行動力學仿真分析，逐步使學生由原來的“被動傾聽”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃訉W習”。

2.3 實踐環(huán)節(jié)

《車輛系統(tǒng)動力學》是一門與實踐聯(lián)系密切的專業(yè)課程。根據(jù)鐵道車輛動力學性能和試驗鑒定規(guī)范要求，新造車輛經(jīng)5000-8000 km的運用考驗后須鑒定其動力學性。鑒于該課程與實踐聯(lián)系緊密，在教學過程中需重視學生實踐能力的培養(yǎng)。在對車輛進行動力學仿真方面，可運用SIMPACK、ADAMS等動力學仿真軟件進行模擬。以simpack軟件為例，實踐中根據(jù)車輛結構及轉(zhuǎn)向架的特點，首先分析車輛系統(tǒng)的拓撲關系圖，進而作為建立車輛系統(tǒng)模型的依據(jù)。實際操作過程為減低學生學習的難度，可分步驟進行教學，首先介紹Rail Track 和Wheel Set 模塊、標準線路模型、輪軌接觸參數(shù)設置等方面的知識，再指導學生進行輪對模型建立、線路設置及輪軌接觸設置等方面的練習。學生掌握上述知識點后，再講解sender和receiver的使用、名義應力的計算、轉(zhuǎn)向架子結構建模、整車建模等方面的知識，進而指導學生分別建立轉(zhuǎn)向架和整車的動力學模型。最后進行動力學仿真，分析軸箱定位參數(shù)、中央懸掛參數(shù)、線路激擾對車輛系統(tǒng)動力學的影響。此外，還應注重工程實踐中動力學評估報告的應用。在教學過程中采用實際工程中某型車輛的動力學性能評估報告為教學案例，講解車輛系統(tǒng)動力學方面的知識，一方面使理論教學聯(lián)系了工程實踐，另一方面有利于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

3 ?結語

《車輛系統(tǒng)動力學》作為車輛工程專業(yè)非常重要的專業(yè)必修課，與工程實踐的聯(lián)系非常緊密。需根據(jù)培養(yǎng)目標、工程實踐需要設定教學內(nèi)容，注重理論聯(lián)系實踐，著重培養(yǎng)學生利用相關知識進行動力學仿真的能力。教學時需綜合運用多種手段以調(diào)動學生主動學習的積極性，鍛煉學生解決工程實際問題的能力并培養(yǎng)其科學素養(yǎng)。

參考文獻

[1] 堯輝明. 城市軌道交通車輛系統(tǒng)動力學課程建設研究[J]. 大學教育， 2014（15）：167-168.

[2] 成建聯(lián). 適應新工科建設的機械系統(tǒng)動力學課程教改思考[J]. 教育教學論壇， 2018（32）：158-159.

[3] 吳錦武，丁相玉.《機械振動》課程分類教學方式改革與探索[J]. 教育教學論壇， 2018（28）：134-136.