汽车液压传动技术及其工程实践应用讲义编写探讨与体会

张智明 张娟楠 王毅刚 陈翌 章桐

摘要：液压传动技术及其工程实践应用越来越广泛，但目前液压传动课程教材内容侧重于传统机械方面，与汽车专业结合不够紧密，给学生造成液压传动技术与汽车专业相关性不大的印象，降低了学习兴趣。因此，编写一本适合汽车专业人才培养要求的专业讲义是汽车类高校教材建设的一项重要工作。在编写讲义《汽车液压传动技术及其工程实践应用》的过程中，应重视当前汽车行业需求，在整合汽车理论、汽车构造和汽车设计课程中涉及的液压传动技术知识的基础上，重点阐述液压传动技术在汽车上的典型应用，并增加液压传动技术在新能源汽车中的工程实践应用，拓展了专业知识点，努力完善讲义的内容和形式，保证讲义质量和满足汽车专业学生的实际使用。

关键词：汽车专业；液压传动技术；讲义编写内容；新能源汽车工程实践；困难及解决措施

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）36-0197-04

一、背景

目前我国汽车工业蓬勃发展，为车辆工程专业学生提供了宽广的舞台，同时也对工程技术人员的综合能力提出了更高的要求。当今社会需要掌握全面工程技术知识的复合型人才，既要求对汽车理论、汽车构造和汽车设计等专业知识了解，也要对电子、流体、液压传动技术等相关技术具有一定的理论和实际工程水平。《流体力学与液压传动技术》是我校汽车学院本科生的卓越工程师核心课程之一，也是汽车学院本科生的专业必修课，涉及6个班200多人的教学工作，其教学成果直接渗透到学生专业课程的学习中，是本科生知识体系构架中重要的一环。笔者在这门课中主讲液压传动技术部分的教学工作，对这门课有一定的理解和认识，具有国外教学经验。在长期的教学过程中，通过对教学效果的自我审查以及结合学生提出的很多中肯的意见和建议，总结出目前教学过程中出现的问题主要有两点：一是讲义问题。因为目前汽车专业学生液压传动技术课程没有指定教材，使学生认为这门课或这部分内容可有可无，或者是想认真学习课程的学生摸不到头绪，无法系统地学习。二是液压传动技术与汽车相关关系的问题。因为传统液压传动技术教学应用侧重于机械方面，因此基于机械类教材教学讲授过程中不免引入很多机械方面的例子和应用，这让汽车专业学生觉得液压传动技术这部分教学内容与他们没有很大关系。但实际情况是：液压传动技术在汽车上确实有着广泛的应用，比如汽车的液压助力转向系统中液压缸助力转向机构、汽车液压悬架系统、ABS防抱死液压系统中的原理与应用、自动变速器液压系统、液压制动系统、液压减震系统、VVT-i系统中气门控制的液压执行器装置等，在汽车上的工程应用十分广泛。这些教学经历使我们深刻地认识到液压传动技术在汽车上的广泛应用空间和目前缺乏一本適合我校汽车专业学生的液压传动技术讲义这一现实情况。因此，从《液压传动技术》教学中存在的教学问题以及液压传动技术在汽车上的典型应用，编写一本液压传动技术及其工程实践应用讲义对学生和学科建设来说都是十分必要的。但目前缺乏液压传动技术及其工程实践应用这样合适的教材，即使国内有《汽车液压传动技术》（2011）这样的书，也还是侧重液压基础和机械方面，不足以说明液压传动技术及其工程实践应用的广度。而如《汽车液压气压与液力传动》（2012）也只是针对高职院校的学生，进行宽泛地介绍，而缺乏汽车上涉及的液压传动技术的应用理论深度。

作为优秀的汽车专业学生，未来汽车专业的高级人才，编撰一本侧重于汽车应用典型案例的液压传动技术讲义十分重要。这样一本讲义应该包括汽车应用上可能涉及到的液压传动技术部分知识，在内容上保留《汽车理论》、《汽车构造》、《汽车设计》等汽车类专业基础知识中涉及到的经典液压传动技术应用，增补关于液压传动技术在汽车上应用到的新的知识点和内容，包括新能源汽车中液压实验台架涉及到的液压部分知识和新能源混合动力传动中的液压节能技术知识等，突出液压传动技术在汽车应用上的特点和重点，并具有一定的深度，与汽车专业知识保持一致，保持一定的广度和深度。不应让学生仅仅局限于对一个宽泛的基础知识的了解，但在实际工程实践的应用上又不知所措。

二、讲义编写的指导思想

针对目前教学中存在的讲义和教学内容与汽车专业学生脱节，特别是缺乏一本适合同济汽车专业学生的液压传动技术讲义，作为一名授课教师，有责任和义务编撰这样一本讲义，适合教学需要，满足学生使用要求。该讲义的编撰具有十分重要的意义：编撰《液压传动技术及其工程实践应用》这样一本讲义，是高等学校讲义编撰上的一项重要工作，是讲义建设上的一部分重要内容，同时可以为学校的讲义建设积累经验。讲义主要遵循以下四条指导思想进行编写。

1.填补现有教学内容上的缺乏和不足。编撰一本在汽车上具有广泛应用，并在汽车设计上具有一定深度的液压传动技术讲义，可以为汽车专业高级人才提供一本十分适合的专业讲义。

2.讲义的编写，可以将汽车专业其他教学、实验上涉及到的液压传动技术知识集大成于一本讲义中，统一讲授。比如《汽车构造》、《汽车理论》、《汽车设计》中的液压部分知识，这样避免了汽车专业其他教师（并不对液压传动技术有深刻了解）在这部分内容的讲解上要么直接忽略掉，要么花很长时间备课讲解，对提高汽车专业的整体教学效果大有裨益。

3.在讲义编写过程中，注重培养学生工程实践应用的能力，激发学生的学习兴趣。

4.在讲义编写过程中，注意师生互动，通过教学环节与学生沟通，从学生角度审查讲义的实用性。

三、本讲义的特点

编写适合汽车专业高级人才培养要求的讲义是一项重要的工作。目前采用的讲义内容偏离工程实践应用，且大都与汽车专业内容相关度不大，难以达到教学的基本要求；有些借用的本科讲义则存在内容陈旧、理论偏深、缺乏实践环节、汽车应用实例偏少等问题；还有些讲义虽然冠以汽车专业讲义的名义，但实质上是一本浓缩型机械本科讲义，讲义内容脱离汽车专业内容。因此，在讲义的编写过程中，注重了以下几方面的内容。

（一）适应汽车专业需求，突出汽车应用特点

本讲义调整传统讲义中偏机械类的液压传动技术应用部分，增加液压传动技术在汽车专业上的应用部分内容的介绍，促进汽车专业学生对液压传动技术在汽车应用上有全面系统的认识。为此，讲义在保留汽车专业原有讲义比较成熟的液压精华内容的基础上，增添了液压传动技术在汽车应用上新的知识点与技术点。整本讲义分为三大部分：第一大部分包括液压传动技术的基本概念、常用液压关键元件的类型和特点、液压基本回路的功能与应用；第二大部分包括液压传动技术在汽车转向、悬架、制动等方面的应用，多种类型液压元件的结构和特性，常用回路的应用特点，液压系统的设计；第三大部分包括液压传动技术在新能源汽车上的应用等工程实践环节。模块化的讲义内容设计便于有选择性地开展教学活动，充实的汽车技术内容便于学生了解新技术、新信息，提高学生的学习兴趣，增强工程实践技能。

（二）根据教学要求，整合汽车专业中的“液压传动技术”知识

尽管液压传动技术工作特点和在汽车专业上应用场合明显不同，比如转向、悬架或者制动等。但主要元件工作原理阐述、图形符号制、基本回路分析等方面有许多相似之处。因此，以液压传动技术基本元件、回路原理功能为基础，重点针对汽车专业教学上的内容进行精心筛选，保留了汽车专业课其他讲义中，如汽车理论、汽车构造和汽车设计课程中关于液压部分成熟的、重要的应用，比如转向、制动等；其次，大量引入现代新能源汽车上的实用液压资料，比如液压自动能量回馈、燃料电池汽车发动机系统中的气体管路等；最后，适当增加了汽车上常见的液压故障诊断与排除方法，增强了学生解决工程实践问题的能力。

（三）内容简洁，形象生动

通过学习国外采用的讲义，特别是美国、德国的讲义，发现国外的专业讲义有以下三个特点：一是多图少文，化抽象为具体；二是内容上模块化设计，主次分明；三是一般引入工程实例介绍，激发学生的学习兴趣，便于学生理解掌握。因此，结合汽车专业的实际情况，在讲义编写过程中，尽量避免烦琐大段的文字赘述、理论性较强的公式推导和复杂的元件结构图，采用简要的文字说明、结论性的经验公式、清晰的元件回路简图和生动的典型实例来代替，可以帮助学生减轻学习负担，提高学习兴趣，增强感性认识。

（四）教学与科研相结合，增补工程实践应用实例

目前，多数讲义的课后练习仅布置了几道问答题，不利于学生全面掌握知识点和课后工程实际应用。本讲义有针对性、有选择性地提供了一定数量的汽车液压传动技术工程应用实例，比如新能源汽车的液压传动技术试验台、带蓄能器的新能源汽车能量回馈装置等，这样既便于教师在教学过程中讲练结合，又便于学生在学习过程中独立思考，提高了学习兴趣和解决实际问题的能力。

（五）大量采用图形说明，形象生动

由于液压原理图有大量管路支路线条，而且液压传动涉及流体的传动，是动态、形象的过程描述，因此，在讲义编撰上对图形提出了更多的要求。本讲义编写，对书中大量的液压元件和液压基本回路图，全部采用专业绘图软件作图。此外，还要对关键的动力元件、执行元件、控制元件和常用辅助元件，做出1/4或者1/2剖面图，采用彩色印刷。最后，为了更好地标识一些阀体的工作原理，比如先导式溢流阀，流体通过阻尼孔前后的不同压力可以用不同颜色标示出来，便于学生理解主阀芯在不同压力下的开启原理。

尽管工作量很大，但专业软件工具作图的好处是图形精准、标号注释清楚，保证图形质量，避免了学生由于图形模糊而错误理解课程内容，便于学生一目了然，抓住重点，保证教学质量。

（六）配合课程多媒体教学，讲义上网

改进讲义形式。讲义作为学生学习的一种基本工具，不只局限于书面形式，还可以制作成网络电子讲义，将书中静态、复杂的元件工作原理，比如泵、阀等液体流动用动态、直观的动画加以演示，生动展示，加深学生对问题的理解。制作相关的多媒体课件，便于学生在课后的业余时间继续学习。网络讲义更新调整内容比较方便、快捷，具有较强的时效性和灵活性，可以对书面讲义起到很大的辅助作用。

四、讲义内容编写中遇到的难题及解决措施

（一）课时的有限性

由于这门课程的课时有限，使得课堂上不能发挥更多的课堂讨论，重点概念公式的推导不能仔细讲解，在有限的课时完成教学任务达到教学目标非常重要。为了解决这一矛盾。在讲义编写的过程中，采取了模块化编写。整本讲义分为三大模块，每个模块力求“少而精”，并将知识点根据专业特点划分为重点掌握、掌握、了解三大类。重点掌握的知识点要求深入了解，强化记忆，并能够在工程实践中应用。而对于要求掌握的知识点，力求深刻领会并理解，在实际应用过程中能够熟练查阅相关资料。而了解部分的知识点需要清楚概念，在今后的工程实践应用中有印象。比如第一模块液压传动技术基础中，汽车液压系统工作原理、组成和常用液压元件图形符号，液压系统动力元件、执行元件和控制元件属于重点掌握部分。而輔助元件如密封装置、过滤器、蓄能器等属于了解的内容。

（二）专业方向差异性

液压传动技术的教学涉及6个班200多人，同时我院车辆工程专业又分为多个方向，如汽车工程、车用动力系统、汽车电子、车身与空气动力学、汽车产品管理与营销、车用新能源技术和汽车试验技术等，因此，讲义编写上应满足各专业方向的内容区别性的需要。举例来说，对课程的基本概念和基础内容，如液压传动技术原理、概念和液压传动系统组成、基本结构，强调“少而精”，这是车辆工程专业所有方向教学的共性。而对专业方向联系紧密的内容就需要区别对待了。如典型汽车液压传动系统针对汽车工程方向的学生，可以结合汽车构造课程的学习，进行悬架、转向和制动系中液压传动技术的分析；针对车用新能源技术方向的学生，进行带蓄能器的自动能量回馈液压系统的介绍；针对汽车电子方向重点叙述各种液压控制阀的结构，让汽车电子方向学生对各种被控对象有熟悉的认识和了解，以便在将来的控制中能了解其特性。

（三）学习兴趣的差异性

在课时有限的情况下，更好地开发学生的个人潜力是教学过程中应该关注的重点。笔者根据以往的授课经验，发现繁重的课后作业的形式并不能激发学生的学习动力，反而成为一种学习负担。这种情况下，课前预习更是奢谈。于是，笔者在教学过程中，尤其注重“少而精”。在每次下课时，给学生提出一个问题，对下堂课要学习的内容“抛砖引玉”。针对每个专业方向的学生提出一个与其专业密切相关的工程实际问题，结果出乎意料的好。学生准备的答案可谓“百家争鸣”，基本每个人都可以从自己的兴趣出发去收集资料，解决问题，甚至提出新的问题和答案。在这个过程中，学生不但巩固了旧知识点，也探讨了新知识点，无形中增加了学生对这门课的学习时间。一学期下来，学生和教师都从中受益匪浅。因此，这些“抛砖引玉”的问题，在本次讲义的编写过程中，也作为讲义的一部分编写进来。比如第一模块液压传动技术基础知识一章中的第四节“液压执行元件液压缸”，课后问题是利用液压缸实现汽车车门打开紧急逃生过程中，单杆活塞缸、差动连接液压缸和增压缸所需的进油压力和流量，既满足了学生对汽车的兴趣，又实现了设计汽车车门紧急逃生方案中液压缸的工程应用实例的深入剖析，达到了对液压执行元件液压缸的特性掌握和实际应用。

当然，讲义建设是一项重要而艰巨的系统工程，不能一蹴而就，只有不断总结、不断摸索专业学生特点，不断充实、不断创新，才能使讲义的内容与形式日益完善，真正成为高质量、适合本校学生使用、让本校学生喜欢的高等学校讲义。

参考文献：

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