《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》教學(xué)大綱.doc

化工（制藥）設(shè)備機械基礎(chǔ)教學(xué)大綱課程名稱：化工（制藥）設(shè)備機械基礎(chǔ)課程類型：必修課總 學(xué) 時： 45 講課學(xué)時：45 學(xué)分：2.5學(xué)分適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 制藥工程 先修課程：大學(xué)物理、畫法幾何、機械制圖一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)化工（制藥）設(shè)備機械基礎(chǔ)是一門非機械類專業(yè)的重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，授課對象為化學(xué)工程與工藝和制藥工程等專業(yè)，通過本課程的教學(xué)，要求學(xué)生對桿件類工程材料的強度、剛度和穩(wěn)定問題有明確的基本概念，必要的基礎(chǔ)知識，一定的工程實際計算能力以及初步的分析能力和實踐能力，使學(xué)生掌握化工設(shè)備基本常識、壓力容器的基本理論、壓力容器的設(shè)計規(guī)范、簡單壓力容器的設(shè)計，把學(xué)生培養(yǎng)成既懂工藝又懂設(shè)備的化工（制藥）工程技術(shù)人員，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及工程技術(shù)提供必要的基礎(chǔ)。二、教學(xué)基本要求通過本課程的教學(xué)，要求學(xué)生掌握工程力學(xué)方面的基礎(chǔ)知識、材料的性能及各類材料的特點；學(xué)會化工設(shè)備材料的選擇方法；掌握內(nèi)壓薄壁容器常見筒體封頭的應(yīng)力計算和強度設(shè)計，理解容器機械設(shè)計的基本要求和方法，了解外壓圓筒及容器零部件的強度設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)選用，理解設(shè)備結(jié)構(gòu)與分類，了解附件的結(jié)構(gòu)與作用。 三、課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)基本要求教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求第一篇 靜力分析第一章 基本概念受力圖剛體的概念，力的概念，平衡的概念，約束與約束力。物體的受力分析受力圖要求了解靜力學(xué)分析中所用的力學(xué)模型是剛體，理解剛體的概念。要求理解力的概念，掌握力的三要素。要求掌握二力平衡條件，不平行的三力平衡條件，加減平衡力系原理。要求了解什么叫約束以及被約束物體；掌握幾種典型的約束及其約束性質(zhì)，約束反力。要求掌握物體受力分析，會畫物體受力圖。第二章 簡單力系平面匯交力系的簡化與平衡條件，力偶平面力偶系的簡化與平衡條件要求理解平面匯交力系的概念；掌握平面匯交力系的簡化及其平衡條件，合力投影定理，如何求解平面匯交力系的平衡問題。要求理解力對點之矩，力偶與力偶的性質(zhì)；掌握平面力偶系的簡化及其平衡條件，如何求解平面力偶系的平衡問題。第三章 平面任意力系力向一點平移，平面力系的簡化，平面力系的平衡條件要求掌握力向一點平移定理。要求掌握平面任意力系的概念；掌握平面任意力系的簡化，合力矩定理，固定端約束。要求掌握平面任意力系的平衡條件，如何求解平面任意力系的平衡問題。第二篇 材料力學(xué)第四章 軸向拉伸與壓縮拉、壓桿的內(nèi)力與應(yīng)力，拉、壓桿的強度計算，拉、壓桿的變形計算，材料在拉伸、壓縮時的機械性能，*拉、壓桿的簡單靜不定問題。要求了解軸力和應(yīng)力的概念，掌握軸力圖的畫法，掌握拉、壓桿的應(yīng)力計算。要求掌握拉、壓桿的強度條件以及三類強度問題。要求掌握胡可定律，拉、壓桿的變形計算，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。要求了解低碳鋼和鑄鐵材料在拉伸時的力學(xué)性能、理解相應(yīng)的強度指標(biāo)和塑性指標(biāo)，應(yīng)力應(yīng)變曲線，了解低碳鋼和鑄鐵材料在壓縮時的力學(xué)性能，了解應(yīng)力集中的概念，溫度等因素對材料機械性能的影響。*解決此類問題的關(guān)鍵是正確分析并建立變形協(xié)調(diào)條件，要弄清解決超靜定問題的方法和步驟，使學(xué)生初步了解材料力學(xué)是如何處理問題的。第五章 扭轉(zhuǎn)引言，外力偶矩扭矩扭矩圖，圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的應(yīng)力分析，圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度計算，圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形與剛度計算要求理解什么是軸的扭轉(zhuǎn)變形。要求了解外力偶矩和扭矩的概念，掌握扭矩圖的畫法。要求了解純剪切的概念，圓軸扭轉(zhuǎn)時應(yīng)力計算公式的導(dǎo)出；掌握剪切虎克定律，剪應(yīng)力互等定理；掌握圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力計算。要求掌握圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度計算。要求了解相對扭轉(zhuǎn)角和單位長度扭轉(zhuǎn)角的概念；掌握圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形和剛度計算方法。第六章 彎曲應(yīng)力分析與強度計算引言，梁的內(nèi)力剪力與彎矩，純彎梁橫截面上的正應(yīng)力分析，純彎應(yīng)力公式的應(yīng)用，彎曲強度計算，彎曲應(yīng)力與強度計算例題要求了解工程中的彎曲問題；理解平面彎曲。要求了解剪力和彎矩的概念，熟練掌握計算指定截面上的剪力和彎矩的方法，弄清剪力和彎矩的正負(fù)規(guī)定；能夠根據(jù)剪力方程和彎矩方程繪制剪力圖和彎矩圖。能夠熟練應(yīng)用剪力、彎矩和分布載荷集度之間的關(guān)系來繪制或檢查剪力圖和彎矩圖。要求了解純彎曲、橫力彎曲、平面彎曲、中性層、中性軸的概念；了解純彎曲時正應(yīng)力公式的推導(dǎo)過程。掌握純彎曲正應(yīng)力計算公式。要求了解純彎曲時正應(yīng)力公式的使用條件和適用范圍。要求掌握彎曲強度計算及其強度計算的三類問題。要求掌握彎曲應(yīng)力與強度計算問題的解題方法，一般步驟，解題技巧。第三篇 壓力容器部分第七章 壓力容器概述容器的結(jié)構(gòu)與分類，容器機械設(shè)計的基本要求，容器的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，化工容器常用金屬材料的基本性能要求掌握常用的壓力容器基本結(jié)構(gòu)和基本分類方法。要求了解壓力容器機械設(shè)計的基本要求。要求了解壓力容器設(shè)計方面的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方法。要求了解壓力容器常用材料的基本性能。第八章 內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計基礎(chǔ)回轉(zhuǎn)殼體的幾何特征回轉(zhuǎn)殼體薄膜應(yīng)力分析，典型回轉(zhuǎn)殼體的應(yīng)力分析，內(nèi)壓圓筒邊緣應(yīng)力的概念要求對回轉(zhuǎn)殼體的幾何特征求有所了解，理解第一與第二曲率半徑。要求對回轉(zhuǎn)殼體薄膜應(yīng)力分析方法有所了解。要求對典型回轉(zhuǎn)殼體的應(yīng)力分析有所了解。要求了解邊緣應(yīng)力的概念。第九章 內(nèi)壓薄壁圓筒和球殼設(shè)計概述，內(nèi)壓薄壁圓筒和球殼強度計算，容器的壓力試驗要求對壓力容器的設(shè)計有個全面的了解。要求掌握圓筒和球殼容器的強度計算方法。要求對壓力容器壓力試驗的概念、要求、方法有所了解。第十章 內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計凸形封頭，堆形封頭，平板封頭，封頭的結(jié)構(gòu)特性及選擇要求對壓力容器凸形封頭的設(shè)計有所了解。要求對壓力容器堆形封頭的設(shè)計有所了解。要求對壓力容器平板封頭的設(shè)計有所了解。要求理解壓力容器封頭的結(jié)構(gòu)特性和選擇方法。第十一章 外壓容器設(shè)計基礎(chǔ)概述，臨界壓力，外壓容器設(shè)計方法及要求，外壓球殼與凸形封頭的設(shè)計，加強圈的作用與結(jié)構(gòu)要求了解壓力容器外壓失穩(wěn)、圓筒失穩(wěn)形式的分類。要求了解臨界壓力、長短和剛性圓筒的概念，了解長、短圓筒和剛性圓筒臨界壓力的理論計算公式，了解影響理解壓力的因素。要求掌握外壓圓筒厚度設(shè)計方法的步驟。要求了解外壓球殼與凸形封頭的設(shè)計方法。要求對加強圈的作用與結(jié)構(gòu)有所了解。第十二章 容器零部件法蘭連接，容器支座，容器的開孔補強，容器附件要求對法蘭連接的結(jié)構(gòu)、法蘭結(jié)構(gòu)的分類、影響法蘭密封的因素、法蘭標(biāo)準(zhǔn)、法蘭選用有所了解。要求對臥式容器支座、立式容器支座有所了解。要求對開孔補強的設(shè)計原則與補強結(jié)構(gòu)、適用的開孔范圍、不另行補強的最大開孔直徑、等面積補強的設(shè)計方法有所了解。要求對接管、凸緣、手孔、人孔、視鏡、液面計、設(shè)備吊耳有所了解。第四篇 機械傳動部分第十三章 帶傳動概述，帶傳動的基本理論，帶傳動的設(shè)計，帶輪的結(jié)構(gòu)及張緊裝置要求對帶傳動的類型和優(yōu)缺點有所了解。要求掌握帶傳動的受力分析、應(yīng)力分析，了解帶的彈性滑動和失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則。要求了解帶傳動的設(shè)計過程。要求對帶輪的結(jié)構(gòu)及張緊裝置有所了解。第十四章 齒輪傳動概述，齒廓嚙合基本定理和漸開線齒廓的特點，齒輪的失效形式和材料選擇，直齒圓柱齒輪傳動的強度計算要求對齒輪傳動的分類和優(yōu)缺點有所了解。要求掌握齒廓嚙合基本定理和漸開線齒廓的特點。要求了解齒輪失效的主要形式和失效原因及齒輪材料。要求了解齒輪傳動的受力分析、計算載荷和輪齒的接觸疲勞強度計算。四、課程教學(xué)的重點和難點第一篇 靜力分析第一章 基本概念受力圖本章重點是靜力學(xué)公理，約束及約束反力的概念，物體受力分析及受力圖。本章難點是：約束反力的確定以及物體受力分析。第二章 簡單力系本章重點是平面匯交力系及其平衡條件，平面力偶系及其平衡條件，如何求解平面簡單力系的平衡問題。本章難點是平面力偶系及其平衡條件。第三章 平面任意力系本章重點是平面任意力系的簡化和平衡條件，會求解平面任意力系的平衡問題，求解未知力。本章難點是平面任意力系的平衡問題。第二篇 材料力學(xué)通過學(xué)習(xí)本篇，使學(xué)生對構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性問題有所認(rèn)識。對材料的基本變形形式有初步的了解。掌握內(nèi)力 應(yīng)力的基本概念和求內(nèi)力的基本方法截面法。第四章 軸向拉伸與壓縮本章重點是拉、壓桿的內(nèi)力，應(yīng)力和變形，胡克定律，材料的力學(xué)性能，應(yīng)力集中的概念。本章難點是拉壓超靜定問題。第五章 扭轉(zhuǎn)本章重點是剪切虎克定律，剪應(yīng)力互等定理，圓軸扭轉(zhuǎn)時的內(nèi)力、應(yīng)力和變形的計算及圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度條件和剛度條件。本章難點是扭矩圖的畫法、圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度計算和剛度計算。第六章 彎曲應(yīng)力分析與強度計算本章重點是繪制剪力圖和彎矩圖，彎曲正應(yīng)力及按正應(yīng)力進行強度計算。本章難點是繪制剪力圖和彎矩圖，彎曲正應(yīng)力及按正應(yīng)力進行強度計算。第三章 壓力容器部分第七章 概述本章重點是壓力容器的結(jié)構(gòu)與分類。第八章 內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計基礎(chǔ)本章的重點內(nèi)容是：掌握典型壓力容器的應(yīng)力分析。本章的難點是回轉(zhuǎn)殼體薄膜應(yīng)力分析。第九章 內(nèi)壓薄壁圓筒和球殼設(shè)計本章的重點內(nèi)容是：內(nèi)壓薄壁圓筒和球殼的強度計算。第十章 內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計本章的重點內(nèi)容是：封頭的結(jié)構(gòu)特性及其選擇。第十一章 外壓容器設(shè)計基礎(chǔ)本章的重點內(nèi)容是：外壓容器的設(shè)計方法。第十二章 容器零部件本章的重點內(nèi)容是：法蘭連接。第四篇 機械傳動部分第十三章 帶傳動本章重點：帶傳動的優(yōu)缺點。本章難點：帶傳動的受力分析、應(yīng)力分析。第十四章 齒輪傳動本章重點：齒輪傳動的優(yōu)缺點，齒廓嚙合基本定理和漸開線齒廓的特點。本章難點：齒輪傳動的受力分析、應(yīng)力分析。五、實踐環(huán)節(jié) 獨立開課六、教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配一覽表教學(xué)內(nèi)容理論學(xué)時實踐學(xué)時建議的教學(xué)組織形式、方法、手段緒論及第一章 基本概念受力圖2講課第二章 簡單力系2講課第三章 平面任意力系3講課，習(xí)題課第四章 軸向拉伸與壓縮4講課，習(xí)題課第五章 扭轉(zhuǎn)4講課，習(xí)題課第六章 彎曲應(yīng)力分析與強度計算4講課，習(xí)題課第七章 壓力容器概述2講課第八章 內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計基礎(chǔ)4講課第九章 內(nèi)壓薄壁圓筒和球殼設(shè)計4講課，習(xí)題課第十章 內(nèi)壓容器封頭的設(shè)計2講課第十一章 外壓容器設(shè)計基礎(chǔ)4講課第十二章 容器零部件2講課第十三章 帶傳動4講課第十四章 機械傳動4講課合計45七、考核方式1本課程為必修考試科目；2本課程采用總評成績評定方法，期末考試卷面成績占70%，平時成績占30%。八、參考書目1建議教材化工設(shè)備機械基礎(chǔ)，化工出版社，趙軍等編，第一