LabVIEW在汽車理論教學中的應用

范例 田曉雪 王開松

摘 要 汽車理論作為汽車專業(yè)核心課程，概念抽象且計算公式繁多，學生學習中容易遇到障礙，影響學生的學習積極性。通過采用基于LabVIEW軟件設計的課堂教學輔助程序能夠解決這一問題。在教學過程中，以貨車的制動性能為例，計算其制動效率，并且分析了雙制動管路的布置形式不同對車輛制動效率和制動力的影響。實踐證明，課堂教學輔助程序可以使抽象的概念形象化，提高了教學效果。

關鍵詞 汽車理論 輔助教學 LabVIEW 教學效果

中圖分類號：G424文獻標識碼：A ??DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.04.062

LabVIEW Applied to Automobile Theory Teaching

FAN Li[1][2]， TIAN Xiaoxue[1]， WANG Kaisong[1]

（[1]School of Mechanical Engineering， Anhui University of Science and Technology， Huai'nan， Anhui 232001;

[2]School of Mechanical Engineering， Northeastern University， Shenyang， Liaoning 110004）

Abstract As the core curriculum ，concepts in automobile theory are abstract，and plenty of calculation formulas likely to encounter obstacles in students' learning，which affect students' learning enthusiasm. This problem will be solved by the teaching assistant program designed by the LabVIEW software. Taking braking performance of the truck for example， we can calculate the braking efficiency， and analyze the influence of braking efficiency and braking force affected by the difference of the layout form of dual-line braking system. It is proved that， teaching assistant program in class can make the abstract concept visualization， improve the teaching effect.

Key words automobile theory; assisted instruction; LabVIEW; teaching efficiency

0 引言

汽車理論作為車輛專業(yè)的專業(yè)核心課程，內容涵蓋汽車動力學理論分析計算、實驗數(shù)據(jù)處理、性能參數(shù)評價等方面的內容，為今后汽車設計和汽車運用奠定理論基礎。課程教材中包含了大量的指標參數(shù)、數(shù)學模型、分析表格和曲線圖。教學要求學生掌握車輛各性能指標參數(shù)，學會建立力學模型，計算并繪制曲線。在實際教學中，課時分配較少，教學內容多，計算和繪制曲線過程繁瑣，導致很多推導和計算環(huán)節(jié)無法展開，學生學習時只能死記硬背，簡單地代入?yún)?shù)計算，為今后的工作和深入學習埋下隱患。因此為了解決教學中的實際問題，設計出輔助教學軟件，以達到提高教學效果的目的。

1 制動性能輔助教學軟件設計

圖1 系統(tǒng)流程圖 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖2 系統(tǒng)登錄窗口

制動性能輔助教學軟件以汽車理論教材里的數(shù)學模型和實例為基礎，對不同車型的車輛的制動性能進行仿真計算，生成特征曲線。在運行過程中，既能直觀地觀察到曲線的變化趨勢，還能觀察到各參數(shù)參與計算的過程，也就是數(shù)據(jù)的流動過程。因此學生對相關參數(shù)有了直觀認識，掌握制動性能的動力學模型的意義和特性曲線生成機理。同時也減輕了教師的工作負擔，避免要在黑板上畫一些不標準的復雜的曲線圖。

制動性能輔助教學軟件以前、后制動器制動力分配比例為定值的車輛為研究模型。系統(tǒng)流程圖如圖1所示，系統(tǒng)登錄界面如圖2所示。

如圖3，車輛在空載、滿載下的制動效率程序框圖使用公式節(jié)點和while循環(huán)。路面附著系數(shù)的采樣范圍是0.0～1.0。變化梯度為0.1。

2 仿真實例

現(xiàn)以汽車理論教材上的實例為例，某型貨車，結構參數(shù)見表1。①

不同布置形式的雙制動管路系統(tǒng)如圖4所示。②通過LabVIEW軟件前面板，學生能夠直觀清楚地區(qū)別三種不同管路布置形式的制動系統(tǒng)。

通過計算，貨車在空、滿載下的前、后軸制動效率仿真結果如圖5、6所示。

如圖5、6所示，空載條件下，在制動過程中，任何路面條件下前軸都會先抱死。③滿載情況下，當路面附著系數(shù)為0.42時，前、后軸會同時抱死，此時制動力效率達到峰值。

如圖4所示，貨車分別裝有三種不同形式的雙回路制動系統(tǒng)。當采用（A）形式制動管路，管路1、2分別發(fā)生失效時，只有后、前軸具有制動力，④制動效率隨路面附著系數(shù)變化曲線如圖7、8所示。

（A） 形式制動管路1失效，后軸制動效率峰值為54%，與路面附著系數(shù)負相關。（A）形式制動管路2失效，前軸制動效率峰值為62%，與路面附著系數(shù)正相關。

在教學過程中，適當改變質心的位置，讓學生觀察制動效率曲線的變化，并結合數(shù)學模型給出科學合理的解釋。同時讓學生觀察循環(huán)迭代運算過程中數(shù)據(jù)流的流動情況，培養(yǎng)學生的編程思維。

圖8（A）形式制動管路2失效時制動效率曲線

3 結論

基于LabVIEW軟件開發(fā)的車輛制動性能輔助教學程序，以制動器制動力分配比例為定值的貨車為研究對象，計算不同工況下的制動效率，并且分析了不同布置形式的雙制動管路對制動力的利用情況。通過實驗，學生能夠掌握制動器制動力分配比例為定值的貨車的制動效率計算模型、制動效率的生成機理和影響因素。除此之外，學生對不同形式制動管路的雙回路制動系統(tǒng)的制動效率的變化曲線也有了更加深入的理解。車輛制動性能輔助教學程序能夠提高學生的學習積極性，激發(fā)學生的學習動機，提高了汽車理論課程教學效果。

基金項目：安徽省教學研究項目（項目編號：2014jyxm137）;2013安徽省高等教育振興計劃項目（項目編號：2013zytz023）

注釋

① 余志生.汽車理論[M].機械工業(yè)出版社，2009：110-116.

② 范例.汽車綜合性能評價仿真系統(tǒng)設計[D].西安：長安大學碩士畢業(yè)論文，2012：46-54.

③ 王杰，徐滿年.EQ106輕型汽車前后制動器制動力分配比例的確定[J].汽車科技，1998（2）：13-16.

④ 劉曉玫，胡宗梅，李駿.汽車制動性能評價與建議系統(tǒng)的開發(fā)[J].制造業(yè)自動化，2010.4：122-124.