LabVIEW在汽车理论教学中的应用

范例 田晓雪 王开松

摘 要 汽车理论作为汽车专业核心课程，概念抽象且计算公式繁多，学生学习中容易遇到障碍，影响学生的学习积极性。通过采用基于LabVIEW软件设计的课堂教学辅助程序能够解决这一问题。在教学过程中，以货车的制动性能为例，计算其制动效率，并且分析了双制动管路的布置形式不同对车辆制动效率和制动力的影响。实践证明，课堂教学辅助程序可以使抽象的概念形象化，提高了教学效果。

关键词 汽车理论 辅助教学 LabVIEW 教学效果

中图分类号：G424文献标识码：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

汽车理论作为车辆专业的专业核心课程，内容涵盖汽车动力学理论分析计算、实验数据处理、性能参数评价等方面的内容，为今后汽车设计和汽车运用奠定理论基础。课程教材中包含了大量的指标参数、数学模型、分析表格和曲线图。教学要求学生掌握车辆各性能指标参数，学会建立力学模型，计算并绘制曲线。在实际教学中，课时分配较少，教学内容多，计算和绘制曲线过程繁琐，导致很多推导和计算环节无法展开，学生学习时只能死记硬背，简单地代入参数计算，为今后的工作和深入学习埋下隐患。因此为了解决教学中的实际问题，设计出辅助教学软件，以达到提高教学效果的目的。

1 制动性能辅助教学软件设计

图1 系统流程图                   图2 系统登录窗口

制动性能辅助教学软件以汽车理论教材里的数学模型和实例为基础，对不同车型的车辆的制动性能进行仿真计算，生成特征曲线。在运行过程中，既能直观地观察到曲线的变化趋势，还能观察到各参数参与计算的过程，也就是数据的流动过程。因此学生对相关参数有了直观认识，掌握制动性能的动力学模型的意义和特性曲线生成机理。同时也减轻了教师的工作负担，避免要在黑板上画一些不标准的复杂的曲线图。

制动性能辅助教学软件以前、后制动器制动力分配比例为定值的车辆为研究模型。系统流程图如图1所示，系统登录界面如图2所示。

如图3，车辆在空载、满载下的制动效率程序框图使用公式节点和while循环。路面附着系数的采样范围是0.0～1.0。变化梯度为0.1。

2 仿真实例

现以汽车理论教材上的实例为例，某型货车，结构参数见表1。①

不同布置形式的双制动管路系统如图4所示。②通过LabVIEW软件前面板，学生能够直观清楚地区别三种不同管路布置形式的制动系统。

通过计算，货车在空、满载下的前、后轴制动效率仿真结果如图5、6所示。

如图5、6所示，空载条件下，在制动过程中，任何路面条件下前轴都会先抱死。③满载情况下，当路面附着系数为0.42时，前、后轴会同时抱死，此时制动力效率达到峰值。

如图4所示，货车分别装有三种不同形式的双回路制动系统。当采用（A）形式制动管路，管路1、2分别发生失效时，只有后、前轴具有制动力，④制动效率随路面附着系数变化曲线如图7、8所示。

（A） 形式制动管路1失效，后轴制动效率峰值为54%，与路面附着系数负相关。（A）形式制动管路2失效，前轴制动效率峰值为62%，与路面附着系数正相关。

在教学过程中，适当改变质心的位置，让学生观察制动效率曲线的变化，并结合数学模型给出科学合理的解释。同时让学生观察循环迭代运算过程中数据流的流动情况，培养学生的编程思维。

图8（A）形式制动管路2失效时制动效率曲线

3 结论

基于LabVIEW软件开发的车辆制动性能辅助教学程序，以制动器制动力分配比例为定值的货车为研究对象，计算不同工况下的制动效率，并且分析了不同布置形式的双制动管路对制动力的利用情况。通过实验，学生能够掌握制动器制动力分配比例为定值的货车的制动效率计算模型、制动效率的生成机理和影响因素。除此之外，学生对不同形式制动管路的双回路制动系统的制动效率的变化曲线也有了更加深入的理解。车辆制动性能辅助教学程序能够提高学生的学习积极性，激发学生的学习动机，提高了汽车理论课程教学效果。

基金项目：安徽省教学研究项目（项目编号：2014jyxm137）;2013安徽省高等教育振兴计划项目（项目编号：2013zytz023）

注释

① 余志生.汽车理论[M].机械工业出版社，2009：110-116.

② 范例.汽车综合性能评价仿真系统设计[D].西安：长安大学硕士毕业论文，2012：46-54.

③ 王杰，徐满年.EQ106轻型汽车前后制动器制动力分配比例的确定[J].汽车科技，1998（2）：13-16.

④ 刘晓玫，胡宗梅，李骏.汽车制动性能评价与建议系统的开发[J].制造业自动化，2010.4：122-124.