化工机械设计基础.docx
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化工机械设计基础
《化工机械设计基础》
课程名称：
化工机械设计基础
英文名称：
课程编号：
课程类别：
专业选修课
学时/学分：
34学时/2学分；理论学时：
119学时
开设学期：
七
开设单位：
化学化工学院
适用专业：
应用化学
说明
一、课程性质与说明
1.课程性质
专业选修课
2.课程说明
《化工设备机械基础》是化工工艺类专业一门综合性的机械类技术基础课，包括工程力学基础（静力学、材料力学）、化工设备设计基础和机械传动三大部分。
其任务是使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。
二、教学目标
通过本课程的学习，使学生达到以下基本要求：
1.掌握工程力学的基本理论。
2.掌握化工常用设备设计与分析的方法。
3.培养实际分析问题的能力。
4.学习上要理清概念，学会应用
5.培养认真负责、一丝不苟和严谨求实的工程素养。
三、学时分配表
章序
章题
讲授学时
实践
学时
上机学时
小计
第一章
物体的受力分析和静力平衡方程
6
6
第二章
拉伸、压缩与剪切
4
4
第三章
扭转
2
2
第四章
弯曲
2
2
第五章
应力状态分析、强度理论和组合变形
2
2
第六章
疲劳
2
2
第七章
金属学—化工机械常用材料
2
2
第八章
化工设备设计基础概述
2
2
第九章
内压薄壁容器设计基础
4
4
第十章
内压薄壁圆筒和球壳设计
2
2
4
第十一章
内压容器封头的设计
2
2
4
第十二章
外压容器设计基础
2
1
3
第十三章
容器零部件
2
2
4
合计
34
7
41
四、教学教法建议
本课程的教学应贯彻应用性原则和重视素质培养原则。
要求理论分析与设计方法相结合，理论教学主要是讲清概念，学会应用，对数学推导一般不作演绎。
要重视分析实例、课堂讨论、习题等教学环节，同时将课程内容与生产实习、课程设计、毕业设计相结合，培养学生理论联系实际的能力。
五、课程考核及要求
1．考核方式：
考试（√）
2．成绩评定：
计分制：
百分制（√）
成绩构成：
总成绩=平时考核10%+中期考核30%+期末考核60%
六、参考书目
[1]赵军等编.《化工设备机械基础》.北京：
化学工业出版社，2000.
[2]陈经梅等编.《化工轻工机械设计基础》.浙江：
浙江大学出版社，1994.
[3]潘永亮主编.《化工设备机械设计基础》.北京：
科学出版社，1999.
[4]董大勤主编.《化工设备机械基础》.北京：
化学工业出版社，2002.
本文
第一章物体的受力分析和静力平衡方程
教学目标：
1．掌握静力学基本概念。
2．掌握力的投影及合理投影订立。
3．掌握受力图的应用。
教学时数：
6学时
教学内容：
1.静力学基本概念
2.约束与约束反力，受力图
3.分离体的受力图
4.力的投影、合力投影定理
5.力矩、力偶
6.力的平移
7.平面力系的简化、合力矩定理
8.平面力系的平衡方程
9.空间力系
教学重点：
约束、约束反力和一般力系的简化
教学难点：
受力图和力系平衡方程的应用
考核要点：
根据所学知识能够掌握受力图和力系平衡方程的应用。
第二章拉伸、压缩与剪切
教学目标：
1．掌握拉伸和压缩强度的计算。
2．掌握剪切、挤压的实用计算。
教学时数：
4学时
教学内容：
1.轴向拉伸、压缩的概念
2.材料在拉伸和压缩时的力学性能
3.拉伸和压缩的强度计算，许用应力和安全系数
4.应力集中的概念
5.剪切、挤压的实用计算
教学重点：
轴力、应力、应变和截面法的概念，拉伸与压缩的强度计算，剪切和挤压的实用计算
教学难点：
分析低碳钢在受力和变形过程中所表现的力学性质
考核要点：
会分析材料在受力和变形过程中所表现的力学性质，掌握拉伸与压缩的强度计算，剪切和挤压的实用计算。
第三章扭转
教学目标：
1．掌握扭转时内外力计算。
2．掌握圆轴扭转的特点。
教学时数：
2学时
教学内容：
1.扭转的概念和实例
2.扭转时外力和内力的计算
3.纯剪切
4.圆轴扭转时的应力
5.圆轴扭转时的强度条件
6.圆周扭转时的变形和刚度条件
教学重点：
应用扭转强度、刚度条件进行圆轴的设计和校核
教学难点：
应用扭转强度、刚度条件进行圆轴的设计和校核
考核要点：
掌握圆轴扭转时的变形和应力分析。
第四章弯曲
教学目标：
1．掌握弯曲的基本理论概念。
2．掌握剪力图及弯矩图的应用。
3．培养实际分析能力。
教学时数：
2学时
教学内容：
1.弯曲的概念和实例
2.剪力和弯矩
3.剪力图和弯矩图
4.纯弯曲时梁横截面上的正应力
5.惯性矩的计算
6.弯曲正应力的强度条件
7.梁弯曲时的剪应力
8.弯曲变形
9.提高梁弯曲强度和刚度的措施
教学重点：
梁弯曲正应力计算及强度条件的应用；梁弯曲变形计算及刚度条件的应用
教学难点：
剪力图、弯矩图以及梁正应力的分析
考核要点：
掌握梁弯曲正应力计算及强度条件的应用；梁弯曲变形计算及刚度条件的应用。
第五章应力状态分析、强度理论和组合变形
教学目标：
1．掌握应力分析方法。
2．掌握不同组合变形的强度计算。
3．了解强度理论的基本内容。
教学时数：
2学时
教学内容：
1.应力状态的概念
2.平面应力状态应力分析
3.三向应力状态简介和广义虎克定律
4.强度理论简介
教学重点：
一点主应力状态的概念，平面应力状态时主平面和主应力以及极值剪应力；强度理论及应用；不同组合变形的强度计算方法。
教学难点：
不同组合变形的强度计算方法
考核要点：
掌握强度理论及应用，掌握不同组合变形的强度计算方法。
第六章疲劳
教学目标：
1．了解疲劳产生原因。
2．掌握提高疲劳强度的方法。
教学时数：
2学时
教学内容：
1.交变应力的概念
2.疲劳的概念
3.持久极限
4.提高构件疲劳强度的措施
教学重点：
疲劳及提高疲劳强度
教学难点：
疲劳及提高疲劳强度
考核要点：
掌握提高疲劳强度的措施。
第七章金属学—化工机械常用材料
教学目标：
1．了解常用的金属材料种类。
2．掌握铁碳平衡状态图及应用。
教学时数：
2学时
教学内容：
1.金属的晶体结构
2.铁碳合金
3.碳素钢
4.合金钢
5.铸铁
6.铜及铜合金
7.铝及铝合金
教学重点：
铁碳平衡状态图
教学难点：
铁碳平衡状态图
考核要点：
运用铁碳平衡状态图解决实际问题。
第八章化工设备设计基础概述
教学目标：
1．了解化工常见容器结构。
2．掌握简单容器的标准化设计。
教学时数：
2学时
教学内容：
1.容器的结构和分类。
2.容器机械设计的基本要求。
3.容器的标准化设计。
4.化工容器常用金属材料的基本性能。
教学重点：
容器的标准化设计
教学难点：
容器的标准化设计
考核要点：
掌握容器的标准化设计方法。
第九章内压薄壁容器设计基础
教学目标：
1．了解回转壳体的几何特性。
2．掌握回转壳体的应力分析方法。
教学时数：
4学时
教学内容：
1.回转壳体的几何特性
2.回转壳体薄膜应力分析
3.典型回转壳体的应力分析
4.内压圆筒边缘应力的概念
教学重点：
典型回转壳体的应力分析
教学难点：
回转壳体薄膜应力分析
考核要点：
掌握典型回转壳体应力分析方法。
第十章内压薄壁圆筒和球壳设计
教学目标：
掌握简单薄壁圆筒形容器和球壳的设计。
教学时数：
2学时
教学内容：
1.内压薄壁圆筒和球壳的设计。
2.容器的压力试验及校核。
教学重点：
薄壁圆筒形容器和球壳的设计
教学难点：
薄壁圆筒形容器和球壳的设计
考核要点：
简单薄壁圆筒形容器和球壳的设计。
第十一章内压容器封头的设计
教学目标：
掌握简单凸形封头的设计方法。
教学时数：
2学时
教学内容：
1.凸形封头设计
2.锥形封头设计
3.平板封头设计
4.封头的结构特性及选择
教学重点：
凸形（半球形、椭圆形、碟形）封头设计
教学难点：
凸形（半球形、椭圆形、碟形）封头设计
考核要点：
掌握简单凸形（半球形、椭圆形、碟形）封头设计方法。
第十二章外压容器设计基础
教学目标：
1．掌握外压容器设计的基础知识。
2．掌握简单外压容器设计方法。
教学时数：
2学时
教学内容：
1.概述。
2.临界压力。
3.外压容器设计方法及要求。
4.外压球壳与凸形封头的设计。
5.加强圈的作用与结构。
教学重点：
外压圆筒与椭圆形封头设计的图算法
教学难点：
外压圆筒与椭圆形封头设计的图算法
考核要点：
掌握图算法原理，并运用到外压圆筒与椭圆形封头设计。
第十三章容器零部件
教学目标：
1．了解法兰及法兰结构。
2．了解支座的分类及结构。
3.掌握工业常见容器的设计方法。
教学时数：
2学时
教学内容：
1.法兰连接的组成、密封原理，法兰的结构与分类，影响法兰密封的因素，法兰标准以及选用法兰标准的主要参数。
2.支座的分类和结构。
3.容器开孔补强的设计原则、补强结构的形式、适用的开孔范围和不另行补强的最大开孔直径。
4.容器附件。
教学重点：
容器开孔补强的设计原则、补强结构的形式
教学难点：
容器开孔补强的设计原则、补强结构的形式
考核要点：
简单容器零部件的设计。
执笔：
审核：
修订时间：
2011.7
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