《计算机辅助技术实训》教学大纲
课程类别：实践教学环节 英文名称：Practical Training of Computer Aided Technology
开课单位：能源动力工程学院 课程编号：Z07160102
课程性质：必修课
总学时：1周 实验：0学时 学 分：1.0
适用专业：新能源汽车工程
先修课程：工程制图B、专业导论、线性代数、计算机制图实训
大纲编写（修订）时间：2019年6月
一、课程性质与教学目标
（一）课程性质与任务
本实训为新能源汽车本科专业的实践教学环节，是新能源汽车、结构力学、弹性力学、计算机技术以及有限单元法等学科的交叉，属于车辆计算机辅助设计的一个重要领域。
本实训是将三维建模、有限元分析与运动学、动力学分析等计算机辅助设计技术应用于车辆设计领域，为车辆设计提供一套科学、系统、可靠、高效的理论和方法。三者相辅相成，有效提高车辆设计效率和质量。通过对汽车典型零部件的计算机辅助设计实训，使学生较清楚地了解汽车整体结构，各基本总成的作用、结构特点、工作原理等相关知识，为学生掌握专业知识打下良好的基础，还可以辅助学生了解国内外汽车行业计算机辅助设计的新技术。在培养学生产品设计与开发能力的同时，也为分析理解汽车结构创造条件，培养学生动手与解决实际问题的能力。
（二）课程目标
通过本课程的学习，使学生具备下列能力：
1.掌握车辆零部件三维建模的一般步骤；掌握虚拟装配、干涉检查、运动模拟、工程图绘制等功能在车辆设计中的应用。（支撑毕业要求1-3，5-1）
2.了解有限元分析的一般步骤、基本方程与虚位移原理等基础知识；了解常用单元类型、特点和适用范围，能够利用有限元分析软件建立简单分析模型并适当简化；掌握网格划分的基本原则与方法，能够划分通用网格，并完成网格质量分析与单元特性的定义；了解虚拟零件、连接关系的建立方法，能够定义零件连接特性并施加典型约束。（支撑毕业要求1-3，5-1）
3.掌握常见载荷的类型与特点；掌握典型求解工具的使用，能够利用求解器计算，并以图像、数据处理、分析报告的形式对计算结果进行分析。了解结构动力学分析的基本概念，了解车辆装配设计与运动分析的方法。（支撑毕业要求1-3，5-1）
二、课程内容、学时分配及对毕业要求指标点的支撑
章节 |
内容 |
讲课 |
实训 |
小计 |
支撑课程目标 |
支撑的毕业要求指标点 |
第1章 |
1 车辆三维建模实训（16学时） 1.1 草图设计 1.2 零件设计 1.3 装配体设计 1.4 工程图绘制等内容 1.5 实训1：活塞连杆组建模与装配 重点：三维建模与装配的思路； 难点：工程图绘制； |
0 |
16 |
16 |
1 |
1-3 5-1 |
第2章 |
2 车辆有限元分析实训（8学时） 2.1 有限元分析基础 2.2 车辆有限元分析的特点、用途与类型 2.3 有限元分析的建模过程及步骤 2.4 前处理 2.5 求解和后处理 2.6 装配件有限元分析 2.7 实训2：发动机零部件有限元分析 2.8 实训3：轻型汽车零部件静力学分析 重点：有限元法的基本概念以及有限元法的求解步骤； 难点：单元刚度矩阵和总体刚度矩阵的求解； |
0 |
8 |
8 |
2 3 |
1-3 5-1 |
第3章 |
3车辆模态分析理论与实训（8学时） 3.1 车辆模态分析基础 3.2 模态分析示例 3.2.1 前处理 3.2.2 模态分析 3.2.3 静力分析 3.2.4 预应力模态分析 3.3 实训4：车辆零件模态分析 重点：模态分析步骤与结果分析； 难点：模态分析模型简化； |
0 |
8 |
8 |
2 3 |
1-3 5-1 |
第4章 |
4车辆装配设计与运动分析实训（8学时） 4.1 车辆运动机构设计的基本概念 4.2 旋转铰、圆柱铰与螺纹传动的设置与模拟 4.3 球铰、万向节铰的设置 4.4 齿轮传动与设计 4.5 轨迹曲线、关系曲线的生成 4.6 速度和加速度测量 4.7 实训5：车辆零部件运动仿真 4.8 实训6：车辆发动机曲柄连杆机构运动仿真 重点：轴类旋转铰、球形铰、万向节铰、齿轮传动、轴承滚动等运动副的功能与设计； 难点：滚动曲线铰、轨迹曲线和关系曲线的生成； |
0 |
8 |
8 |
3 |
1-3 5-1 |
合计 |
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0 |
40 |
40 |
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三、课程目标达成评价的途径和措施
3.1教学方法
随着以计算机技术为核心的现代信息技术进入教学领域，本实训采用计算机上机操作与多媒体辅助教学相结合，结合实训指导书，培养学生应用计算机解决车辆结构分析与设计问题的能力。每节课的重点、难点内容都对应的安排实训操作，给出详细的操作步骤，帮助学生快速熟悉、掌握计算机辅助分析的特点与应用。
3.2能力培养
针对教学重点内容安排实训操作并撰写分析报告，并以实例为参考进行拓展。实训题目包含个人独立完成和团队合作完成两类型，一方面培养学生独立思考、分析与解决问题的能力，另一方面锻炼学生的团队合作能力。
四、考核方式
1.本课程考试内容以教学大纲为依据，考核方式为课内报告和实训报告，平时成绩依据出勤率、实训表现等情况打分，指导教师每天对学生实训情况进行1小时的指导和检查，各环节成绩见下表。
2.定量评价
本课程的考核以教学大纲为依据，考核方式为课内报告和实训报告，平时成绩依据出勤率、课堂表现、教师课堂指导与检查等情况打分，各环节成绩评定占比见下表。
各环节对课程目标达成评价所使用到的权重占比分配
课程目标 |
分课程目标权重（本列总和为1）Pi |
各考核方式评价比例分配 （每行总和为1）Wik |
各考核方式在课程达成中的占比 （所有行列总和为1）Sik=Pi*Wik |
课堂情况 |
课内报告 |
实训报告 |
课堂情况 |
课内报告 |
实训报告 |
1 |
0.40 |
0.20 |
0.40 |
0.40 |
0.08 |
0.16 |
0.16 |
2 |
0.40 |
0.20 |
0.40 |
0.40 |
0.08 |
0.16 |
0.16 |
3 |
0.20 |
0.20 |
0.40 |
0.40 |
0.04 |
0.08 |
0.08 |
各环节对课程目标达成的贡献率（Mk） |
0.2 |
0.4 |
0.4 |
采用达成值计算法，辅以对学生的问卷调查法。
达成值计算法结合上表权重分配，采用下表进行计算。大于0.60为达成。
单一课程目标达成度评价采用下式：
总的课程目标达成度评价采用下式：
以上公式中：
k表示不同的评价方式，i表示不同的课程目标。
表示第k中评价方式期末评价成绩平均分，均为百分制；
是第k种评价方式通过第i个课程目标反应在总的课程目标评分占比；
表示第k种评价方式对第i个课程目标百分占比；
表示第i个课程目标在课程总评价中的占比。
3.定性评价
定性评价指利用学生的调查问卷进行课程目标达成情况评价，按照各课程目标分项设计合适的问卷，调查学生掌握知识及获得能力等课程目标达成情况。其中成绩均采用百分制统计，五级分制转换为百分制时，优对应95分，良对应85分，中对应75分，及格对应65分，不及格对应55分。
综合定性与定量评价结果，取最小量为最终评价结果。
五、评价标准：
5.1 课堂情况评价标准
基本要求 |
评价标准 |
权重 |
90-100分 |
75-89分 |
60-74分 |
0-59分 |
掌握车辆零部件三维建模的一般步骤；掌握虚拟装配、干涉检查、运动模拟、工程图绘制等功能在车辆设计中的应用。（支撑毕业要求1-3，5-1） |
基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明、语言规范。 |
基本概念正确、论基本清楚；语言较规范。 |
基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、原理论述不清楚。 |
0.4 |
了解有限元分析的一般步骤、基本方程与虚位移原理等基础知识；了解常用单元类型、特点和适用范围，能够利用有限元分析软件建立简单分析模型并适当简化；掌握网格划分的基本原则与方法，能够划分通用网格，并完成网格质量分析与单元特性的定义；了解虚拟零件、连接关系的建立方法，能够定义零件连接特性并施加典型约束。（支撑毕业要求1-3，5-1） |
基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明、语言规范。 |
基本概念正确、论基本清楚；语言较规范。 |
基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、原理论述不清楚。 |
0.4 |
掌握常见载荷的类型与特点；掌握典型求解工具的使用，能够利用求解器计算，并以图像、数据处理、分析报告的形式对计算结果进行分析。了解结构动力学分析的基本概念，了解车辆装配设计与运动分析的方法。（支撑毕业要求1-3，5-1） |
基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明、语言规范。 |
基本概念正确、论基本清楚；语言较规范。 |
基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、原理论述不清楚。 |
0.2 |
5.2 作业评价标准
基本要求 |
评价标准 |
权重 |
90-100分 |
75-89分 |
60-74分 |
0-59分 |
掌握车辆零部件三维建模的一般步骤；掌握虚拟装配、干涉检查、运动模拟、工程图绘制等功能在车辆设计中的应用。（支撑毕业要求1-3，5-1） |
按时交作业；基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明、语言规范。 |
按时交作业；基本概念正确、论基本清楚；语言较规范。 |
按时交作业；基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。 |
不能按时交作业，有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。 |
0.2 |
了解有限元分析的一般步骤、基本方程与虚位移原理等基础知识；了解常用单元类型、特点和适用范围，能够利用有限元分析软件建立简单分析模型并适当简化；掌握网格划分的基本原则与方法，能够划分通用网格，并完成网格质量分析与单元特性的定义；了解虚拟零件、连接关系的建立方法，能够定义零件连接特性并施加典型约束。（支撑毕业要求1-3，5-1） |
按时交作业；基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明、语言规范。 |
按时交作业；基本概念正确、论基本清楚；语言较规范。 |
按时交作业；基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。 |
不能按时交作业，有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。 |
0.2 |
掌握常见载荷的类型与特点；掌握典型求解工具的使用，能够利用求解器计算，并以图像、数据处理、分析报告的形式对计算结果进行分析。了解结构动力学分析的基本概念，了解车辆装配设计与运动分析的方法。（支撑毕业要求1-3，5-1） |
按时交作业；能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述逻辑清楚，语言规范。 |
按时交作业；能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述清楚，语言较规范。 |
按时交作业；基本能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述基本清楚，语言较规范。 |
不能按时交作业，有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。 |
0.2 |
六、主要参考书
1、刘宏新主编.工程结构分析（CAE）.机械工业出版社.2015
2、盛选禹主编.运动分析教程.机械工业出版社.2015
3、柴山等编.车辆结构有限元分析.国防工业出版社.2013
4、Bathe K.J. The Finite Element Method for Engineer, New York,1998
5、王勖成主编.有限单元法基本原理与数值方法.清华大学出版社.2006
制定人：刘勇 审定人： 批准人：
年 月 日
