液壓與氣壓傳動

PAGEPAGE14《液壓與氣壓傳動》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱液壓與氣壓傳動課程編號課程性質必修課課程類別專業(yè)基礎課開課單位機械電子教研室授課學期第6學期學分/學時2.5/40課內學時40理論授課36上機學時0課內實踐0實驗學時4課外學時40適用專業(yè)材料成型及控制工程是否雙語否先修課程高等數(shù)學、大學物理、工程制圖、機械設計后續(xù)課程塑料成型工藝與模具設計、沖壓成型工藝與模具設計二、課程簡介《液壓與氣壓傳動》是一門研究以有壓流體為能源介質實現(xiàn)機械設備或裝置的能量傳遞與控制的專業(yè)基礎課程，理論與實踐結合緊密，在機械類專業(yè)課程體系中起著舉足輕重的作用。通過本課程的學習，學生可運用所學的流體力學、液壓與氣壓傳動元件及系統(tǒng)的基礎理論知識分析工程問題、識別并描述工程問題、制定或分析中等復雜液壓（氣壓）傳動系統(tǒng)解決方案，可以對復雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進。課程教學致力于培養(yǎng)學生的自主學習能力、液壓與氣壓傳動系統(tǒng)閱讀及設計能力、思維創(chuàng)新能力、團隊意識、分析問題和解決問題能力，引導學生樹立求真創(chuàng)新、自主學習的專業(yè)發(fā)展意識和愛崗敬業(yè)、誠信奮斗、嚴謹務實的職業(yè)行為規(guī)范。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1（知識傳授）：闡釋工程流體力學、液壓與氣壓傳動系統(tǒng)原理及組成、液壓與氣壓傳動系統(tǒng)閱讀與分析的基礎知識，具體如下：1.描述油液種類及物理性質、油液靜止及運動時的現(xiàn)象和規(guī)律、液壓與氣壓傳動系統(tǒng)原理及組成、液壓技術手冊的使用方法，為了解液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理及功能打下基礎。2.分析組成液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的元件的基本結構、圖形符號和功能，從力學角度闡述其結構與功能的關系，為基本回路的內容學習打下基礎。3.歸納基本回路的組成、類型與功能，從工程應用角度闡述基本回路的作用原理。4.明確元件及系統(tǒng)的性能參數(shù)含義及計算方法，為元件選型及液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的設計打下基礎。5.分析液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點，了解液壓與氣壓傳動技術的現(xiàn)狀、發(fā)展與前沿，明確液壓與氣壓傳動技術在機械領域的應用與前景。課程目標2（能力培養(yǎng)）：綜合運用學科交叉融合的知識正確理解液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理，開展工程案例探究活動，培養(yǎng)學生綜合運用知識分析并解決問題的能力。2.分析液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的工作介質流向，并從類型、結構、功能等方面歸納元件、基本回路及液壓與氣壓傳動系統(tǒng)之間的內部聯(lián)系，培養(yǎng)由簡單到中等復雜程度液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的閱讀及設計能力。3.運用基礎理論探討液壓與氣壓傳動系統(tǒng)解決方案的合理性，在深入領悟基礎理論和基本技能的同時，學會將基礎理論與工程實踐相結合，達到學有所用、學以致用的目的，驅動邏輯思維、辯證思維、創(chuàng)新性思維和以人為本，以用戶為中心的溝通能力。課程目標3（價值塑造）：解析液壓與氣壓傳動之美，傳承優(yōu)秀科學家求真創(chuàng)新精神，深刻理解“愛崗敬業(yè)、誠信奮斗、嚴謹務實”的工匠精神。評價科學史，緊跟前沿發(fā)展，基本理論與學科發(fā)展相融合，探究專業(yè)最新研究成果價值，拓寬專業(yè)視野，樹立求真創(chuàng)新、自主學習、終身學習和自主規(guī)劃專業(yè)發(fā)展的意識。3.在工程案例教學討論中融入立德樹人教育，將校訓“誠信奮斗為人、嚴謹求真為學”與工程師職業(yè)素養(yǎng)有機融合，將節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟實用、安全可靠的設計理念融入職業(yè)觀。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點1-2：掌握解決材料成型及控制工程領域問題所需的工程基礎知識，具備應用基本理論分析工程問題的能力；指標點2-1：能夠運用數(shù)學、自然科學和材料學科的基本原理對材料成型問題進行識別與描述；指標點3-3：能夠設計滿足特定需求的零部件的制造工藝，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。1-工程知識2-問題分析3-設計/開發(fā)解決方案課程目標2指標點2-2：能夠將相關基礎理論和基本原理綜合應用于復雜工程問題的表述，對復雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進；指標點3-3：能夠設計滿足特定需求的零部件的制造工藝，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。2-問題分析3-設計/開發(fā)解決方案課程目標3指標點1-2：掌握解決材料成型及控制工程領域問題所需的工程基礎知識，具備應用基本理論分析工程問題的能力；指標點2-2：能夠將相關基礎理論和基本原理綜合應用于復雜工程問題的表述，對復雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進；1-工程知識2-問題分析四、課程基本教學內容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內容第一單元液壓傳動基礎（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內容傳動系統(tǒng)原理及組成，油液的種類、物理性質和選用原則；流體靜力學、流體動力學的基本概念、基本方程及其應用；孔口、縫隙流動的流量計算方法；壓力損失的概念和計算方法；液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象的原因、危害和防止措施。2.重點和難點【重點】（1）油液的物理性質，液體黏度的物理特性。（2）液體靜壓力的特性和靜力學基本方程。（3）流動液體的連續(xù)性方程和伯努利方程。（4）液體流動時的沿程壓力損失和局部壓力損失。（5）液體流經(jīng)小孔時的壓力損失以及壓力損失與流量的關系。（6）傳動系統(tǒng)原理及組成。（7）液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象的概念及產(chǎn)生原因?！倦y點】（1）各種度量衡制的相互換算關系。（2）壓力的度量以及絕對壓力、相對壓力和真空度之間的關系。（3）流動液體三個基本方程所表示的物理意義及其應用。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明工程流體力學基礎知識，培養(yǎng)學生的自然科學素養(yǎng)；（2）采用“視頻動畫+圖片道具”方式演示流體力學實驗現(xiàn)象，形象直觀幫助學生理解、掌握基礎概念，培養(yǎng)學生的求真創(chuàng)新能力；（3）采用“思政案例+啟發(fā)驅動”方式，通過流體力學發(fā)展史中的科學家事跡、流體力學工程應用等知識點融入思政元素，培養(yǎng)學生不畏艱辛的科學探索精神和深厚的家國情懷。4.學生學習預期成果能夠合理選用液壓系統(tǒng)工作介質；能夠應用流體力學基礎理論分析生活及工程實踐中遇到的相關現(xiàn)象；能夠應用節(jié)流孔口流量公式分析計算執(zhí)行元件的工作速度；領悟縫隙流動與機械設計中公差配合的內部聯(lián)系，在工程應用中能夠將影響孔口、縫隙流動的主要因素納入設計方案考慮范疇；正確計算液壓傳動系統(tǒng)的壓力損失，能夠講述液壓沖擊、氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、了解其危害和防止措施。5.支撐課程目標課程目標1，課程目標2，課程目標3第二單元液壓動力元件（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內容液壓泵的工作原理、性能特點、應用范圍及選用原則；液壓泵的分類、基本結構和圖形符號；液壓泵性能參數(shù)的概念及計算方法；限壓式變量葉片泵的工作原理及泵的流量壓力特性曲線。2.重點和難點【重點】（1）液壓泵的工作原理、性能特點、應用范圍及選用原則。（2）液壓泵性能參數(shù)的概念及計算方法。（3）限壓式變量葉片泵的工作原理及泵的流量壓力特性曲線調節(jié)?！倦y點】（1）液壓泵的功率與效率及其計算方法。（2）齒輪泵困油現(xiàn)象、辨析各類葉片泵的結構特點與工作原理。（3）限壓式變量葉片泵的變量調節(jié)原理及其流量壓力特性曲線調節(jié)。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明液壓泵基礎知識，培養(yǎng)學生的自然科學素養(yǎng)；（2）采用“視頻動畫+課外開放實驗”方式闡釋液壓泵結構特點；（3）運用基礎理論分析、對比并嘗試改進液壓泵結構設計方案，在深入領悟基礎理論和基本技能的同時，學會將基礎理論與工程實踐相結合，達到學有所用、學以致用的目的，驅動邏輯思維、辯證思維、創(chuàng)新性思維能力。4.學生學習預期成果能夠根據(jù)工程實踐和液壓系統(tǒng)技術要求，合理選擇與液壓傳動系統(tǒng)動力匹配的液壓泵和電機。5.支撐課程目標課程目標1，課程目標2第三單元液壓執(zhí)行元件（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內容液壓缸的分類各種結構形式及其圖形符號；單出桿雙作用活塞缸的工作特點和其速度、推力的計算；差動液壓缸的工作特點和其速度、推力的計算；液壓缸結構組成；液壓馬達的工作原理、應用范圍及選用原則；液壓馬達性能參數(shù)的概念及計算方法。2.重點和難點【重點】（1）液壓缸的各種結構形式。（2）單出桿雙作用活塞缸的工作特點和其速度、推力的計算。（3）差動液壓缸的工作特點和其速度、推力的計算。（4）液壓缸結構設計。（5）液壓馬達性能參數(shù)的概念及計算方法。【難點】（1）差動液壓缸的工作原理及其計算。（2）中等復雜程度液壓傳動系統(tǒng)中的液壓缸速度、推力的計算。（3）液壓馬達的功率與效率及其計算方法。3.教學方法（1）通過多媒體課件和板書講練結合，闡明液壓執(zhí)行元件基礎知識；（2）采用工程案例進行液壓執(zhí)行元件參數(shù)計算專題練習。（3）采用問題驅動教學法學習液壓缸結構設計。4.學生學習預期成果能夠正確進行液壓執(zhí)行元件的參數(shù)計算，根據(jù)工程技術需求選用合理結構及類型的執(zhí)行元件。5.支撐課程目標課程目標1，課程目標3第四單元液壓控制元件（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內容液壓控制閥的工作原理、結構及圖形符號、性能特點及功能應用。2.重點和難點【重點】（1）液壓控制閥的分類、結構特點、工作原理及功能應用。（2）流量閥中節(jié)流口的流量特性?！倦y點】（1）換向閥的中位機能。（2）直動式溢流閥和先導式溢流閥的結構特點和工作性能的比較。（3）減壓閥的工作原理及應用。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明工程流體力學基礎知識，培養(yǎng)學生的自然科學素養(yǎng)；（2）采用“視頻動畫+圖片道具”方式演示液壓控制閥的工作原理，形象直觀地幫助學生理解、掌握基礎概念，培養(yǎng)學生的求真創(chuàng)新能力；（3）通過課堂匯報和課堂辯論，強化知識應用意識，發(fā)展學生的教學能力和反思能力；4.學生學習預期成果（1）能夠識別液壓系統(tǒng)原理圖中的液壓控制閥的名稱，并勇于嘗試根據(jù)所學液壓控制閥功能分析其在系統(tǒng)中的作用。（2）能夠根據(jù)提供的系統(tǒng)性能要求“關鍵字”，合理選用液壓控制閥。5.支撐課程目標課程目標1，課程目標2第五單元液壓輔助元件（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容液壓輔助元件的類型、結構、圖形符號及功能應用2.重點和難點【重點】（1）濾油器的類型及應用。（2）蓄能器的類型及應用。（3）熱交換器的類型及應用。（4）油箱結構組成及作用?！倦y點】理解蓄能器在不同基本回路中的功能。3.教學方法（1）采用“工程案例+啟發(fā)驅動”方式，基于實際工程實物照片應用問題驅動教學法，闡釋液壓輔助元件的類型、結構、圖形符號及功能應用。（2）將思政元素融入教學過程中，使學生意識到輔助元件的必要性，樹立安全與責任意識。4.學生學習預期成果識別液壓系統(tǒng)原理圖中的輔助元件的名稱及功能；設計液壓系統(tǒng)時能夠合理選用液壓輔助元件。5.支撐課程目標課程目標1，課程目標3第六單元液壓基本回路（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內容液壓基本回路的類型、組成及應用。2.重點和難點【重點】卸荷回路、遠程調壓回路、快速運動回路、調速回路、速度換接回路的組成及應用。（2）基本回路中關鍵組成元件的功能分析。（3）節(jié)流調速回路的速度負載特性。【難點】（1）多執(zhí)行元件系統(tǒng)中壓力控制回路的閱讀分析。（2）節(jié)流調速回路的計算。3.教學方法（1）采用“視頻動畫”方式闡明液壓基本回路的功能應用；（2）基本回路設計任務通過小組合作學習完成，發(fā)展學生的合作能力和設計能力；（3）通過課堂討論，強化知識應用意識，發(fā)展學生的自學能力和思辨能力。4.學生學習預期成果（1）在歸納總結基本回路的組成、類型與功能基礎上，能夠從工程應用角度識別液壓系統(tǒng)原理圖中的基本回路，闡述該基本回路在系統(tǒng)中的功能。（2）根據(jù)提供的系統(tǒng)性能“關鍵字”，具備選擇合適基本回路搭建系統(tǒng)原理圖的能力。5.支撐課程目標課程目標1，課程目標2第七單元典型液壓傳動系統(tǒng)（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容一般中等復雜程度的液壓傳動系統(tǒng)分析方法。2.重點和難點【重點】（1）組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的閱讀分析方法?！倦y點】（1）液壓系統(tǒng)中的元件功能分析。（2）液壓系統(tǒng)中的基本回路劃分。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明一般中等復雜程度的液壓傳動系統(tǒng)分析方法和設計步驟。（2）采用案例分析+問題驅動+小組討論匯報的教學方法，培養(yǎng)學生的液壓系統(tǒng)閱讀分析能力。4.學生學習預期成果（1）能夠根據(jù)跟定的技術工況閱讀液壓系統(tǒng)原理圖，完成電磁鐵動作順序表的填寫或制作，明確液壓控制閥的作用，能夠從原理圖中解析組成系統(tǒng)的各種基本回路，從而分析系統(tǒng)的性能特點。（2）能夠根據(jù)跟定的技術工況，選擇合適的液壓元件及基本回路，完成液壓系統(tǒng)的初步設計方案。5.支撐課程目標課程目標1，課程目標2第八單元氣壓傳動基礎知識（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容氣源裝置的組成及作用，氣動元件的種類、圖形符號、工作原理和功能；典型氣動基本回路。2.重點和難點【重點】（1）氣源裝置的組成及作用。（2）消聲器的圖形符號和功能。（3）梭閥、與閥等特色氣動邏輯元件的圖形符號和功能。（4）換向回路、速度控制回路、壓力控制回路。【難點】（1）梭閥、與閥等特色氣動邏輯元件的工作原理。3.教學方法（1）采用學生自學和課堂討論相結合的方式，闡明氣源裝置的組成及作用；（2）采用視頻方式演示氣壓傳動系統(tǒng)在自動化生產(chǎn)線的廣泛應用，形象直觀幫助學生理解、掌握氣壓傳動系統(tǒng)的特點以及應用。4.學生學習預期成果明確氣壓傳動系統(tǒng)原理圖中各組成元件的名稱及功用，能夠閱讀分析一般復雜程度的氣壓傳動系統(tǒng)。5.支撐課程目標課程目標1，課程目標3實驗內容一液壓泵的特性實驗（學時數(shù)：2學時）1.主要內容測定液壓泵的流量－壓力特性、容積效率和總效率。2.重點和難點重點：通過實驗測定液壓泵的流量－壓力特性、容積效率和總效率。難點：總效率的計算與測定。3實施方式課堂示范與指導。4.學習要求通過實驗掌握液壓泵的技術性能參數(shù)計算。5.實驗要求（1）實驗屬性：驗證性實驗；（2）開出要求：必做（3）實驗準備：預先熟悉實驗原理及操作步驟。6.學生學習預期成果能夠小組合作完成液壓泵的特性實驗操作，獨立進行實驗數(shù)據(jù)處理。7.支撐課程目標課程目標1.課程目標2.課程目標3實驗內容二溢流閥的特性實驗（學時數(shù)：2學時）1.主要內容測定溢流閥的啟閉特性、調零壓力損失和卸荷壓力損失、壓力超調量和壓力振擺。2.重點和難點重點：通過實驗測定溢流閥的啟閉特性、調零壓力損失和卸荷壓力損失、壓力超調量和壓力振擺。難點：壓力超調量和壓力振擺的測定。3.實施方式課堂示范與指導。4.學習要求通過實驗掌握溢流閥的工作機制。實驗要求實驗屬性：驗證性實驗；開出要求：必做實驗準備：預先熟悉實驗原理及操作步驟。6.學生學習預期成果能夠小組合作完成溢流閥的特性實驗操作，獨立進行實驗數(shù)據(jù)處理。7.支撐課程目標課程目標1.課程目標2.課程目標3.（二）課程基本教學內容對課程目標的支撐理論教學內容課程教學內容教學方法支撐的課程目標學時安排課內課外學時比例第一單元液壓傳動基礎講授法、案例教學、問題驅動、專題研討課程目標1、2、361:1第二單元液壓動力元件講授法、專題研討課程目標1、261:1第三單元液壓執(zhí)行元件講授法、案例教學、問題驅動課程目標1、341:1第四單元液壓控制元件講授法、專題研討、問題驅動、案例教學課程目標1、281:1第五單元液壓輔助元件案例教學、問題驅動、講授法課程目標1、321:1第六單元液壓基本回路講授法、專題研討、問題驅動、案例教學課程目標1、261:1第七單元典型液壓傳動系統(tǒng)案例教學、問題驅動、專題研討課程目標1、221:1第八單元氣壓傳動基礎知識講授法、專題研討課程目標1、321:1合計36實驗教學內容課程教學內容教學方法支撐的課程目標學時安排課內課外學時比例實驗一液壓泵的特性實驗講授法、案例教學、問題驅動課程目標1、2、321:1實驗二溢流閥的特性實驗講授法、專題研討課程目標1、2、321:1合計4五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績40%計算類作業(yè)（百分制）20分別安排流體靜力學、動力學參數(shù)計算、泵馬達參數(shù)計算、液壓缸參數(shù)計算、節(jié)流調速參數(shù)計算作業(yè)各1~2次，主要考核參數(shù)概念及計算內容，根據(jù)提交時間和作業(yè)正確率等給出相應成績。教師批閱此類作業(yè)至少1次，其余可根據(jù)教師提供的標準答案及評分標準采用學生互判形式或者學生助教批閱形式。目標分值=0.2*作業(yè)平均成績設計類作業(yè)（百分制）30共計安排2~3次設計類作業(yè)，主要考核基本回路內容，小組合作完成，根據(jù)小組匯報及設計方案的合理度為小組打分。各小組內由組長根據(jù)任務內容及完成質量為組內成員打分。組長采用輪流制?？己藘热菁霸u價細則目標分值=0.3*作業(yè)平均成績平時測驗（百分制）20由預習測驗、章節(jié)測驗、隨堂測驗組成。取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)最終成績。目標分值=0.2*作業(yè)平均成績期中測驗（百分制）20考核內容：液壓傳動基礎知識占比20%；液壓元件占比50%；液壓基本回路30%。采用線上學習通考核形式。目標分值=0.2*期中測驗成績課堂表現(xiàn)（百分制）10考核方式：由線上章節(jié)任務點（15%）、課堂互動（30%）、簽到（15%）、學習次數(shù)（10%）和主題討論（30%）組成。目標分值=0.1*作業(yè)平均成績實驗成績10%實驗（百分制）100根據(jù)實驗操作表現(xiàn)及實驗報告給出最終成績。目標分值=1*實驗平均成績期末考試50%知識40-50考核內容：液（氣）壓傳動基礎知識10%~20%、液（氣）壓元件知識35%~45%；液壓基本回路知識25%~40%、典型液壓系統(tǒng)知識占比10%~20%?？荚囶}型：客觀題型≤40%，主觀題型≥60%能力40-50素質10-15（二）課程考核對課程目標的支撐教學內容考核內容考核方式支撐的課程目標第一單元液壓傳動基礎1-1傳動系統(tǒng)原理及組成；1-2傳動系統(tǒng)優(yōu)缺點；1-3油液的物理性質；1-4液體靜力學及動力學；1-5定常管流的壓力損失；1-6孔口和縫隙流動；1-7液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象。課堂表現(xiàn)、作業(yè)、各類測驗、期末考試課程目標1、2、3第二單元液壓動力元件2-1液壓泵的工作原理及性能特點；2-2液壓泵的應用范圍及選用原則；2-3液壓泵的分類、結構和圖形符號；2-4液壓泵性能參數(shù)的概念及計算方法；2-5限壓式變量葉片泵的工作原理及其流量壓力特性曲線。課堂表現(xiàn)、計算類作業(yè)、各類測驗、期末考試、專題研討、實驗課程目標1、2第三單元液壓執(zhí)行元件3-1液壓缸的分類各種結構形式及其圖形符號；3-2單出桿雙作用活塞缸的工作特點和其速度、推力的計算；3-3差動液壓缸的工