《汽車文化》 教案 項目5任務2 輕量化汽車

《汽車文化》單元教學設計任課教師：

單元設計本單元標題：輕量化汽車授課班級上課時間第周月日第節(jié)上課地點教學目的了解汽車輕量化基本分類及區(qū)分方法，了解并輕量化汽車基本結構及工作原理，掌握輕量化汽車主要零部件作用及原理；教學目標能力（技能）目標知識目標1.學會輕量化汽車分類及基本工作原理；2.掌握輕量化汽車高壓部件基本原理并能指認汽車各零部件；1.常見輕量化汽車分類；2.輕量化汽車基本工作原理；重點難點及解決方法教學重點：輕量化汽車高壓部件基本原理并能指認汽車各零部件；教學難點：輕量化汽車高壓部件基本原理；解決方法：在講解輕量化汽車內外部結構時把4S店實習時拍攝的相關輕量化汽車零部件結構圖講解給學生聽，以圖文并茂的形式講解；參考資料《汽車構造》，陳家瑞主編，機械工業(yè)出版社，2009.6

單元教學設計基本框架第一節(jié)課【步驟一】 自我介紹+課程思政 （時間：25分鐘）第一部分：組織教學（15分鐘）新年寒暄自我介紹、學習通點名分發(fā)動力電池單體（要求學生用手機查詢動力電池單體上字母標識所代表的含義，講述國產動力電池發(fā)展的歷程，微宏動力、寧德時代）（課程思政）第二部分：每日新能源行業(yè)要聞（10分鐘）關注和學習每天輕量化汽車行業(yè)發(fā)生的各類新聞事件介紹國家、行業(yè)最新輕量化汽車政策（課程思政）

【步驟二】 播放視頻+實物展示 （時間：15分鐘）通過視頻展示向同學們介紹常見輕量化汽車通過傳統(tǒng)燃油車與輕量化汽車對比，讓學生總結輕量化汽車優(yōu)點講解輕量化汽車對于社會及國家的意義【步驟三】 對本課程學生基礎情況掌握 （時間：5分鐘）相關汽車知識提問（主要為輕量化汽車技術），以掌握學生的基礎輕量化汽車常見品牌及車型掌握情況了解。輕量化汽車關鍵零部件掌握情況了解。輕量化汽車選購、駕駛、維護保養(yǎng)的應用了解學生對本課程提要求及想法掌握學生的興趣點。第二節(jié)課【步驟四】輕量化汽車內涵 （時間：20分鐘）采用現代設計方法和有效手段對汽車產品進行優(yōu)化設計，或使用新材料在確保汽車綜合性能指標的前提下，盡可能降低汽車產品自身重量，達到減重、降耗、環(huán)保、安全的綜合指標。汽車整備質量減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升。汽車輕量化的實現貫穿整個汽車設計、制造、使用以及回收環(huán)節(jié)，目前在設計及制造環(huán)節(jié)達到輕量化目的的主要途徑有：（1）汽車主流規(guī)格車型持續(xù)優(yōu)化，規(guī)格主參數尺寸保留的前提下，提升整車結構強度，降低耗材用量。（2）采用輕質材料。如鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復合材料等。（3）采用計算機進行結構設計。如采用有限元分析、局部加強設計等。（4）采用承載式車身，減薄車身板料厚度等。 汽車輕量化技術可以提升國家汽車工業(yè)自主創(chuàng)新的內在動力，同時也是節(jié)能減排的重要途徑。 同時，汽車輕量化對汽車安全性的提升也有積極意義。一般而言，汽車安全性分為主動安全與被動安全。這兩者的卻別是被動安全是在事故后對乘員進行保護，汽車被動安全系統(tǒng)可分為安全車身結構和乘員保護系統(tǒng)，其中安全車身結構主要是為了減少一次碰撞帶來的危害，而乘員保護系統(tǒng)則是為了減少二次碰撞造成的乘員損傷或避免二次碰撞。主動安全是在汽車碰捕發(fā)生之前采取緊急措施來避免事故的發(fā)生。目前的汽車智能技術均是為了在事故前避免事故的發(fā)生。目標2016-2020年2021-2025年2026-2030年整車整備質量減低10%減低20%減低30%高強度鋼強度600MPa以上的應用要達到50%第三代汽車鋼達到白車質量的30%2000MPa以上的鋼有一定比例應用鋁合金單車用量190kg單車用量250kg單車用量350kg鎂合金單車用量15kg單車用量25kg單車用量45kg碳纖維增強復合材料碳纖維有一定的用量，成本比2015年下降50%碳纖維使用占車重2%，成本比上階段下降50%碳纖維使用占車重5%，成本比上階段下降50%【步驟五】汽車輕量化材料 （時間：20分鐘）為了同時滿足汽車輕量化與結構安全性的要求，汽車在設計制造過程中采用了許多高輕度、低重量的材料，例如高強度鋼、碳纖維、鎂鋁合金等。這些材料的運用，使得零部件重量減輕的同時保證了結構安全性?！静襟E六】單元小結 （時間：5分鐘）1.通過本單元學習，要求同學們能夠了解輕量化汽車常見類型及基本原理；第三節(jié)課【步驟七】高輕度鋼 （時間：20分鐘）高強度鋼的特點高強度鋼與其他汽車輕量化的候選材料鎂、鋁合金和復合材料相比，具有以下優(yōu)點：（1）原材料價格低，經濟性好；（2）性能優(yōu)越，能保證零件的剛性；（3）可以直接利用現有的（沖壓）成形、焊接、涂裝和總裝生產線，大大節(jié)約了設備投資成本。同時，高強度鋼與普通鋼相比，具有以下優(yōu)點：（1）成形性能好。（2）高烘烤硬化性能。（3）能量吸收率較高。（4）高的疲勞強度和長的疲勞壽命。（5）高的防撞和抗凹性能。目前，大多數車型為了提高整車車身的結構安全性，均開始大量采用高強度結構鋼，如圖5-15為華為問界車型，該車型中白車身大量使用高強度鋼，占比超過60%，其中熱成型鋼使用占比達到19%，搭配籠式車身以及6個安全氣囊，使得該車型被動安全水平優(yōu)異?！静襟E九】鋁合金材料 （時間：15分鐘）鋁合金是汽車輕量化技術的重要材料，鋁合金的密度低（2.7g/am3），僅為鋼鐵的1/3，鋁資源廣、質量小、可再生利用、節(jié)約資源，具有良好的工藝性、吸收沖擊性能好、耐腐蝕、易回收等特點，是綜合性能很好的輕量化材料之典型的鋁合金零件一次減重效果可達30～40％，二次減重則可進一步提高到50％。用于車身上的鋁合金主要是變形鋁合金，主要有A1－Cu－Mg系（2000系）、A1－Mg系（5000系）、AI－M1g－Si系（6000系）、Al－Mg－Zn－Cu系等?！静襟E十】鑄造鋁合金 （時間：10分鐘）第四節(jié)課【步驟十一】實訓提升（時間：45分鐘）1.設備及工具（1）輕量化車身臺架4臺、鋁合金零部件臺架、碳纖維材料臺架。2.分配任務每6人為一組，選出1名組長，組長對小組任務進行分工。組員按組長要求完成相關任務。具體任務要求如下：（1）組長選取一臺實訓車輛，讓組員分別說出汽車上哪些零部件采用了鋁合金材質，如何分辨鋁合金材質與普通鋼材質。（2）小組成員PPT匯報鋁合金和碳纖維材料對汽車輕量化的影響，并以某一款采用鋁合金、碳纖維材料制造的車型為例，講解汽車輕量化技術。3.注意事項（1）成員闡述、