《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

1、化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)大綱一、說 明適用專業(yè)化學(xué)工程與工藝先修課程大學(xué)物理，化工原理總學(xué)時40總學(xué)分2.5（一）本課程的目的、要求化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)是研究受力構(gòu)件的變形規(guī)律及其強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定條件、化工設(shè)備及其零部件的受力、設(shè)計(jì)方法的一門化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)必修課。課程開設(shè)的目的在于使學(xué)生具備基本工程力學(xué)知識，了解化工設(shè)備的選材要求及常用材料的特性，了解和掌握化工設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和過程及典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，強(qiáng)化化工類專業(yè)本科生對化工設(shè)備的機(jī)械知識和設(shè)計(jì)能力，為從事化工設(shè)備機(jī)械的設(shè)計(jì)、使用、管理和維護(hù)打下基礎(chǔ)?；ぴO(shè)備是為化工工藝過程服務(wù)的，是完成化工生產(chǎn)的主要生產(chǎn)工具。教學(xué)中應(yīng)貫徹應(yīng)用

2、性原則和重視素質(zhì)培養(yǎng)原則，培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)備設(shè)計(jì)的基本技能。教學(xué)的基本要求是通過理論教學(xué)，使學(xué)生掌握化工設(shè)備及其構(gòu)件的受力和分析方法、化工設(shè)備常用材料及其選擇、化工容器規(guī)范設(shè)計(jì)、壓力容器使用和管理等方面的基本知識和基本技能，逐步培養(yǎng)和深化學(xué)生的工程意識，提高其分析問題和解決實(shí)際問題的能力，為畢業(yè)后學(xué)生能夠勝任實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)。（二）內(nèi)容選取和實(shí)施中注意的問題以潘永亮主編的化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第二版）為基本教材，共19章。課程分為工程力學(xué)基礎(chǔ)（靜力學(xué)、材料力學(xué)）、化工容器及設(shè)備和機(jī)械傳動裝置三大部分。重點(diǎn)講述工程力學(xué)基礎(chǔ)和化工容器及設(shè)備，介紹力學(xué)的基本概念，物體的受力分析和靜力學(xué)平衡條件，材料拉伸與

3、壓縮、平面彎曲、剪切和扭轉(zhuǎn)四種基本變形形式，構(gòu)件內(nèi)力與外力的關(guān)系，應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系，容器的基本知識及分類，回轉(zhuǎn)殼體的類型、特點(diǎn)、計(jì)算方法及設(shè)計(jì)要求，化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)零部件的結(jié)構(gòu)及選用。第7章復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論、第12章管殼式換熱器、第13章塔設(shè)備、第14章攪拌反應(yīng)器以及第三篇機(jī)械傳動裝置作為自學(xué)內(nèi)容。（三）教學(xué)方法采用多媒體教學(xué)的形式，以課堂教學(xué)為主，自學(xué)為輔。（四）考核方式本課程為考查課程，總評成績根據(jù)考勤情況、課堂提問、作業(yè)及平時表現(xiàn)綜合確定。（五）教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配教學(xué)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時安排備注1靜力學(xué)基礎(chǔ)32平面匯交力系33平面一般力系34直桿的軸向拉伸與壓縮65剪切及扭轉(zhuǎn)66彎曲68化

4、工設(shè)備常用材料19容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)610外壓容器設(shè)計(jì)411容器零部件2二、大 綱 內(nèi) 容第一章 靜力學(xué)基礎(chǔ)1. 靜力學(xué)基本概念2. 靜力學(xué)的公理3. 約束與約束反力4. 受力分析和受力圖說明和要求:(1)掌握力、剛體、平衡、約束、約束反力、分離體、二力構(gòu)件的概念；(2)掌握二力平衡公理、加減平衡力系公理、力的平行四邊形公理、作用力和反作用力公理；(3)掌握約束與約束反力；(4)熟練繪制分離體的受力圖，并能正確地完成構(gòu)件的受力分析。重點(diǎn)：力、約束、約束反力的概念，構(gòu)件受力圖的繪制。難點(diǎn)：約束、約束反力和構(gòu)件的受力分析。第二章 平面匯交力系1. 平面匯交力系的合成2. 平面匯交力系的平衡條件說明和要求

5、:(1)掌握平面匯交力系合成的力三角形法則與力多邊形法則；(2)掌握力的分解、力在坐標(biāo)軸上的投影、合力投影定理；(3)掌握平面匯交力系的平衡方程及應(yīng)用；(4)掌握三力平衡匯交定理。重點(diǎn)：合力投影定理。難點(diǎn)：平面匯交力系平衡方程的應(yīng)用。第三章 平面一般力系1. 力矩與力偶2. 力的平移定理3. 平面一般力系的簡化4. 平面一般力系的平衡條件和平衡方程說明和要求:(1)掌握力矩、力偶的概念； (2)掌握力的平移定理、合力矩定理；(3)掌握平面一般力系的簡化；(4)掌握平面一般力系的平衡方程及應(yīng)用。重點(diǎn)：平面一般力系平衡方程的應(yīng)用。難點(diǎn)：平面一般力系的簡化。 第四章 直桿的軸向拉伸與壓縮1. 直桿軸

6、向拉伸及壓縮的內(nèi)力和應(yīng)力2. 直桿拉伸和壓縮時的變形3. 材料的機(jī)械性能4. 桿件在拉伸及壓縮時的強(qiáng)度計(jì)算說明和要求:(1)掌握軸力、應(yīng)力、應(yīng)變的概念及其計(jì)算；(2)掌握直桿在斜截面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力的概念及其計(jì)算；(3)掌握胡克定律的表達(dá)形式及其應(yīng)用條件；(4)掌握求取內(nèi)力的方法截面法，繪制軸力圖；(5)掌握低碳鋼材料在拉伸和壓縮時的應(yīng)力應(yīng)變曲線及材料的力學(xué)性能指標(biāo)；(6)掌握桿件承受拉壓時的強(qiáng)度條件以及許用應(yīng)力的確定；(7)掌握桿件承受拉壓時的強(qiáng)度條件去完成強(qiáng)度校核、截面設(shè)計(jì)、確定最大許可載荷等與其強(qiáng)度相關(guān)的計(jì)算；(8)了解應(yīng)力集中概念。重點(diǎn)：軸力、應(yīng)力、應(yīng)變和截面法的概念，拉伸和壓縮的強(qiáng)

7、度計(jì)算。難點(diǎn)：分析低碳鋼在受力和變形過程中所表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)。第五章 剪切及扭轉(zhuǎn)1. 剪切2. 圓軸扭轉(zhuǎn)時的外力和內(nèi)力3. 圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力4. 圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度和剛度計(jì)算說明和要求:(1)掌握剪切變形、剪力、許用剪應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)變形、軸、剪應(yīng)變的概念；(2)掌握剪切的強(qiáng)度條件及計(jì)算，剪切胡克定律；(3)掌握擠壓應(yīng)力和擠壓面積計(jì)算，擠壓強(qiáng)度條件的應(yīng)用；(4)掌握恒定轉(zhuǎn)速下功率和扭矩的相互轉(zhuǎn)化；(5)掌握外力偶矩的計(jì)算，扭矩及扭矩圖；(6)掌握圓軸扭轉(zhuǎn)時剪應(yīng)力計(jì)算及剪應(yīng)力分布情況；(7)掌握圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度條件、剛度條件的概念及其計(jì)算。重點(diǎn)：剪切和擠壓的計(jì)算，圓軸扭轉(zhuǎn)時外力、內(nèi)力和應(yīng)力的計(jì)算，應(yīng)用扭轉(zhuǎn)

8、強(qiáng)度、剛度條件進(jìn)行圓軸的設(shè)計(jì)和校核。難點(diǎn)：圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形和應(yīng)力分析。第六章 彎曲1. 平面彎曲及梁的類型2. 梁彎曲時的內(nèi)力剪力和彎矩3. 剪力圖和彎矩圖4. 梁橫截面上的正應(yīng)力5. 軸慣性矩和梁的強(qiáng)度計(jì)算6. 梁橫截面的合理選擇說明和要求:(1)掌握梁、平面彎曲、純彎曲的概念；(2)掌握桿件彎曲受力和變形的特點(diǎn)，梁的支座及梁的基本形式；(3)掌握梁彎曲時橫截面上內(nèi)力（剪力Q和彎矩M）的求取以及Q圖和M圖的畫法；(4)掌握梁正應(yīng)力的計(jì)算公式和分布規(guī)律；(5)掌握常用截面的軸慣性矩、抗彎截面模量的計(jì)算；(6)掌握彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件解決三類強(qiáng)度計(jì)算問題；(7)了解梁橫截面的合理選擇。重點(diǎn)：剪力

9、圖和彎矩圖，純彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)力及計(jì)算。難點(diǎn)：剪力圖、彎矩圖以及梁正應(yīng)力的分析。第八章 化工設(shè)備常用材料1. 化工設(shè)備常用金屬材料的基本性能2. 金屬材料的腐蝕與防護(hù)3. 化工設(shè)備常用材料說明和要求:(1)掌握化工設(shè)備常用金屬材料機(jī)械性能的主要指標(biāo)；(2)了解金屬材料的耐蝕性能、物理性能及加工工藝性能；(3)了解金屬材料形成化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕的條件，以及化工設(shè)備腐蝕破壞的特征及防腐措施；(4)了解化工設(shè)備常用材料，會運(yùn)用選材原則對化工設(shè)備進(jìn)行選材。重點(diǎn)：化工設(shè)備材料的選擇。難點(diǎn)：材料的性能。第九章 容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1. 概述2. 內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)3. 邊緣應(yīng)力概念4. 內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)5

10、. 內(nèi)壓封頭的設(shè)計(jì)與選擇說明和要求:(1)了解容器的分類和結(jié)構(gòu)；(2)掌握回轉(zhuǎn)殼體的幾何特性； (3)掌握回轉(zhuǎn)殼體薄膜應(yīng)力的計(jì)算及其適用條件；(4)掌握典型回轉(zhuǎn)殼體（圓柱殼、球殼、圓錐殼、橢球殼等）薄膜應(yīng)力的計(jì)算；(5)了解邊緣應(yīng)力的概念及其特性；(6)掌握內(nèi)壓圓筒的厚度設(shè)計(jì)；(7)掌握半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭、錐形封頭、平板封頭厚度的計(jì)算。重點(diǎn)：典型回轉(zhuǎn)殼體的應(yīng)力分析，橢圓形封頭設(shè)計(jì)。難點(diǎn)：回轉(zhuǎn)殼體薄膜應(yīng)力分析。第十章 外壓容器設(shè)計(jì)1. 概述2. 薄壁筒體的臨界壓力計(jì)算公式3. 外壓圓筒的設(shè)計(jì)計(jì)算4. 加強(qiáng)圈5. 外壓封頭設(shè)計(jì)說明和要求:(1)了解外壓容器的結(jié)構(gòu)；(2)了解外壓容器失穩(wěn)形式，掌握穩(wěn)定性與臨界壓力概念及其影響因素；(3)了解外壓圓筒的分類，掌握外壓圓筒的設(shè)計(jì)計(jì)算； (4)掌握外壓圓筒加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)；(5)掌握外壓凸形封頭的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：外壓圓筒設(shè)計(jì)的圖算法。難點(diǎn)：圖算法原理。第十一章 容器零部件1. 法蘭2. 容器支座3. 容器開孔與補(bǔ)強(qiáng)說明和要求:(1)掌握法蘭連接的密封原理、結(jié)構(gòu)形式和分類；(2)了解密封面的形式及適用場合；(3)掌握法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用法蘭標(biāo)準(zhǔn)的主要參數(shù)；(4)掌握容器支座的分類和結(jié)構(gòu)；(5)掌握容器開孔補(bǔ)強(qiáng)的原則及其設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)：法蘭和支座的結(jié)構(gòu)、分類、選型。難點(diǎn)：容器的開孔補(bǔ)強(qiáng)。三、教材和主要參考書教材：潘永亮主編.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)(第二版