液压与气压传动

PAGEPAGE14《液压与气压传动》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称液压与气压传动课程编号课程性质必修课课程类别专业基础课开课单位机械电子教研室授课学期第6学期学分/学时2.5/40课内学时40理论授课36上机学时0课内实践0实验学时4课外学时40适用专业材料成型及控制工程是否双语否先修课程高等数学、大学物理、工程制图、机械设计后续课程塑料成型工艺与模具设计、冲压成型工艺与模具设计二、课程简介《液压与气压传动》是一门研究以有压流体为能源介质实现机械设备或装置的能量传递与控制的专业基础课程，理论与实践结合紧密，在机械类专业课程体系中起着举足轻重的作用。通过本课程的学习，学生可运用所学的流体力学、液压与气压传动元件及系统的基础理论知识分析工程问题、识别并描述工程问题、制定或分析中等复杂液压（气压）传动系统解决方案，可以对复杂工程问题的解决途径进行分析、对比并试图改进。课程教学致力于培养学生的自主学习能力、液压与气压传动系统阅读及设计能力、思维创新能力、团队意识、分析问题和解决问题能力，引导学生树立求真创新、自主学习的专业发展意识和爱岗敬业、诚信奋斗、严谨务实的职业行为规范。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1（知识传授）：阐释工程流体力学、液压与气压传动系统原理及组成、液压与气压传动系统阅读与分析的基础知识，具体如下：1.描述油液种类及物理性质、油液静止及运动时的现象和规律、液压与气压传动系统原理及组成、液压技术手册的使用方法，为了解液压与气压传动系统的工作原理及功能打下基础。2.分析组成液压与气压传动系统的元件的基本结构、图形符号和功能，从力学角度阐述其结构与功能的关系，为基本回路的内容学习打下基础。3.归纳基本回路的组成、类型与功能，从工程应用角度阐述基本回路的作用原理。4.明确元件及系统的性能参数含义及计算方法，为元件选型及液压与气压传动系统的设计打下基础。5.分析液压与气压传动系统的优缺点，了解液压与气压传动技术的现状、发展与前沿，明确液压与气压传动技术在机械领域的应用与前景。课程目标2（能力培养）：综合运用学科交叉融合的知识正确理解液压与气压传动系统的工作原理，开展工程案例探究活动，培养学生综合运用知识分析并解决问题的能力。2.分析液压与气压传动系统的工作介质流向，并从类型、结构、功能等方面归纳元件、基本回路及液压与气压传动系统之间的内部联系，培养由简单到中等复杂程度液压与气压传动系统的阅读及设计能力。3.运用基础理论探讨液压与气压传动系统解决方案的合理性，在深入领悟基础理论和基本技能的同时，学会将基础理论与工程实践相结合，达到学有所用、学以致用的目的，驱动逻辑思维、辩证思维、创新性思维和以人为本，以用户为中心的沟通能力。课程目标3（价值塑造）：解析液压与气压传动之美，传承优秀科学家求真创新精神，深刻理解“爱岗敬业、诚信奋斗、严谨务实”的工匠精神。评价科学史，紧跟前沿发展，基本理论与学科发展相融合，探究专业最新研究成果价值，拓宽专业视野，树立求真创新、自主学习、终身学习和自主规划专业发展的意识。3.在工程案例教学讨论中融入立德树人教育，将校训“诚信奋斗为人、严谨求真为学”与工程师职业素养有机融合，将节能环保、经济实用、安全可靠的设计理念融入职业观。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-2：掌握解决材料成型及控制工程领域问题所需的工程基础知识，具备应用基本理论分析工程问题的能力；指标点2-1：能够运用数学、自然科学和材料学科的基本原理对材料成型问题进行识别与描述；指标点3-3：能够设计满足特定需求的零部件的制造工艺，并体现创新意识。1-工程知识2-问题分析3-设计/开发解决方案课程目标2指标点2-2：能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂工程问题的表述，对复杂工程问题的解决途径进行分析、对比并试图改进；指标点3-3：能够设计满足特定需求的零部件的制造工艺，并体现创新意识。2-问题分析3-设计/开发解决方案课程目标3指标点1-2：掌握解决材料成型及控制工程领域问题所需的工程基础知识，具备应用基本理论分析工程问题的能力；指标点2-2：能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂工程问题的表述，对复杂工程问题的解决途径进行分析、对比并试图改进；1-工程知识2-问题分析四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元液压传动基础（学时数：6学时）1.课程主要内容传动系统原理及组成，油液的种类、物理性质和选用原则；流体静力学、流体动力学的基本概念、基本方程及其应用；孔口、缝隙流动的流量计算方法；压力损失的概念和计算方法；液压冲击及气穴现象的原因、危害和防止措施。2.重点和难点【重点】（1）油液的物理性质，液体黏度的物理特性。（2）液体静压力的特性和静力学基本方程。（3）流动液体的连续性方程和伯努利方程。（4）液体流动时的沿程压力损失和局部压力损失。（5）液体流经小孔时的压力损失以及压力损失与流量的关系。（6）传动系统原理及组成。（7）液压冲击及气穴现象的概念及产生原因。【难点】（1）各种度量衡制的相互换算关系。（2）压力的度量以及绝对压力、相对压力和真空度之间的关系。（3）流动液体三个基本方程所表示的物理意义及其应用。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明工程流体力学基础知识，培养学生的自然科学素养；（2）采用“视频动画+图片道具”方式演示流体力学实验现象，形象直观帮助学生理解、掌握基础概念，培养学生的求真创新能力；（3）采用“思政案例+启发驱动”方式，通过流体力学发展史中的科学家事迹、流体力学工程应用等知识点融入思政元素，培养学生不畏艰辛的科学探索精神和深厚的家国情怀。4.学生学习预期成果能够合理选用液压系统工作介质；能够应用流体力学基础理论分析生活及工程实践中遇到的相关现象；能够应用节流孔口流量公式分析计算执行元件的工作速度；领悟缝隙流动与机械设计中公差配合的内部联系，在工程应用中能够将影响孔口、缝隙流动的主要因素纳入设计方案考虑范畴；正确计算液压传动系统的压力损失，能够讲述液压冲击、气穴现象产生的原因、了解其危害和防止措施。5.支撑课程目标课程目标1，课程目标2，课程目标3第二单元液压动力元件（学时数：6学时）1.课程主要内容液压泵的工作原理、性能特点、应用范围及选用原则；液压泵的分类、基本结构和图形符号；液压泵性能参数的概念及计算方法；限压式变量叶片泵的工作原理及泵的流量压力特性曲线。2.重点和难点【重点】（1）液压泵的工作原理、性能特点、应用范围及选用原则。（2）液压泵性能参数的概念及计算方法。（3）限压式变量叶片泵的工作原理及泵的流量压力特性曲线调节。【难点】（1）液压泵的功率与效率及其计算方法。（2）齿轮泵困油现象、辨析各类叶片泵的结构特点与工作原理。（3）限压式变量叶片泵的变量调节原理及其流量压力特性曲线调节。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明液压泵基础知识，培养学生的自然科学素养；（2）采用“视频动画+课外开放实验”方式阐释液压泵结构特点；（3）运用基础理论分析、对比并尝试改进液压泵结构设计方案，在深入领悟基础理论和基本技能的同时，学会将基础理论与工程实践相结合，达到学有所用、学以致用的目的，驱动逻辑思维、辩证思维、创新性思维能力。4.学生学习预期成果能够根据工程实践和液压系统技术要求，合理选择与液压传动系统动力匹配的液压泵和电机。5.支撑课程目标课程目标1，课程目标2第三单元液压执行元件（学时数：4学时）1.课程主要内容液压缸的分类各种结构形式及其图形符号；单出杆双作用活塞缸的工作特点和其速度、推力的计算；差动液压缸的工作特点和其速度、推力的计算；液压缸结构组成；液压马达的工作原理、应用范围及选用原则；液压马达性能参数的概念及计算方法。2.重点和难点【重点】（1）液压缸的各种结构形式。（2）单出杆双作用活塞缸的工作特点和其速度、推力的计算。（3）差动液压缸的工作特点和其速度、推力的计算。（4）液压缸结构设计。（5）液压马达性能参数的概念及计算方法。【难点】（1）差动液压缸的工作原理及其计算。（2）中等复杂程度液压传动系统中的液压缸速度、推力的计算。（3）液压马达的功率与效率及其计算方法。3.教学方法（1）通过多媒体课件和板书讲练结合，阐明液压执行元件基础知识；（2）采用工程案例进行液压执行元件参数计算专题练习。（3）采用问题驱动教学法学习液压缸结构设计。4.学生学习预期成果能够正确进行液压执行元件的参数计算，根据工程技术需求选用合理结构及类型的执行元件。5.支撑课程目标课程目标1，课程目标3第四单元液压控制元件（学时数：8学时）1.课程主要内容液压控制阀的工作原理、结构及图形符号、性能特点及功能应用。2.重点和难点【重点】（1）液压控制阀的分类、结构特点、工作原理及功能应用。（2）流量阀中节流口的流量特性。【难点】（1）换向阀的中位机能。（2）直动式溢流阀和先导式溢流阀的结构特点和工作性能的比较。（3）减压阀的工作原理及应用。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明工程流体力学基础知识，培养学生的自然科学素养；（2）采用“视频动画+图片道具”方式演示液压控制阀的工作原理，形象直观地帮助学生理解、掌握基础概念，培养学生的求真创新能力；（3）通过课堂汇报和课堂辩论，强化知识应用意识，发展学生的教学能力和反思能力；4.学生学习预期成果（1）能够识别液压系统原理图中的液压控制阀的名称，并勇于尝试根据所学液压控制阀功能分析其在系统中的作用。（2）能够根据提供的系统性能要求“关键字”，合理选用液压控制阀。5.支撑课程目标课程目标1，课程目标2第五单元液压辅助元件（学时数：2学时）1.课程主要内容液压辅助元件的类型、结构、图形符号及功能应用2.重点和难点【重点】（1）滤油器的类型及应用。（2）蓄能器的类型及应用。（3）热交换器的类型及应用。（4）油箱结构组成及作用。【难点】理解蓄能器在不同基本回路中的功能。3.教学方法（1）采用“工程案例+启发驱动”方式，基于实际工程实物照片应用问题驱动教学法，阐释液压辅助元件的类型、结构、图形符号及功能应用。（2）将思政元素融入教学过程中，使学生意识到辅助元件的必要性，树立安全与责任意识。4.学生学习预期成果识别液压系统原理图中的辅助元件的名称及功能；设计液压系统时能够合理选用液压辅助元件。5.支撑课程目标课程目标1，课程目标3第六单元液压基本回路（学时数：6学时）1.课程主要内容液压基本回路的类型、组成及应用。2.重点和难点【重点】卸荷回路、远程调压回路、快速运动回路、调速回路、速度换接回路的组成及应用。（2）基本回路中关键组成元件的功能分析。（3）节流调速回路的速度负载特性。【难点】（1）多执行元件系统中压力控制回路的阅读分析。（2）节流调速回路的计算。3.教学方法（1）采用“视频动画”方式阐明液压基本回路的功能应用；（2）基本回路设计任务通过小组合作学习完成，发展学生的合作能力和设计能力；（3）通过课堂讨论，强化知识应用意识，发展学生的自学能力和思辨能力。4.学生学习预期成果（1）在归纳总结基本回路的组成、类型与功能基础上，能够从工程应用角度识别液压系统原理图中的基本回路，阐述该基本回路在系统中的功能。（2）根据提供的系统性能“关键字”，具备选择合适基本回路搭建系统原理图的能力。5.支撑课程目标课程目标1，课程目标2第七单元典型液压传动系统（学时数：2学时）1.课程主要内容一般中等复杂程度的液压传动系统分析方法。2.重点和难点【重点】（1）组合机床动力滑台液压系统的阅读分析方法。【难点】（1）液压系统中的元件功能分析。（2）液压系统中的基本回路划分。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明一般中等复杂程度的液压传动系统分析方法和设计步骤。（2）采用案例分析+问题驱动+小组讨论汇报的教学方法，培养学生的液压系统阅读分析能力。4.学生学习预期成果（1）能够根据跟定的技术工况阅读液压系统原理图，完成电磁铁动作顺序表的填写或制作，明确液压控制阀的作用，能够从原理图中解析组成系统的各种基本回路，从而分析系统的性能特点。（2）能够根据跟定的技术工况，选择合适的液压元件及基本回路，完成液压系统的初步设计方案。5.支撑课程目标课程目标1，课程目标2第八单元气压传动基础知识（学时数：2学时）1.课程主要内容气源装置的组成及作用，气动元件的种类、图形符号、工作原理和功能；典型气动基本回路。2.重点和难点【重点】（1）气源装置的组成及作用。（2）消声器的图形符号和功能。（3）梭阀、与阀等特色气动逻辑元件的图形符号和功能。（4）换向回路、速度控制回路、压力控制回路。【难点】（1）梭阀、与阀等特色气动逻辑元件的工作原理。3.教学方法（1）采用学生自学和课堂讨论相结合的方式，阐明气源装置的组成及作用；（2）采用视频方式演示气压传动系统在自动化生产线的广泛应用，形象直观帮助学生理解、掌握气压传动系统的特点以及应用。4.学生学习预期成果明确气压传动系统原理图中各组成元件的名称及功用，能够阅读分析一般复杂程度的气压传动系统。5.支撑课程目标课程目标1，课程目标3实验内容一液压泵的特性实验（学时数：2学时）1.主要内容测定液压泵的流量－压力特性、容积效率和总效率。2.重点和难点重点：通过实验测定液压泵的流量－压力特性、容积效率和总效率。难点：总效率的计算与测定。3实施方式课堂示范与指导。4.学习要求通过实验掌握液压泵的技术性能参数计算。5.实验要求（1）实验属性：验证性实验；（2）开出要求：必做（3）实验准备：预先熟悉实验原理及操作步骤。6.学生学习预期成果能够小组合作完成液压泵的特性实验操作，独立进行实验数据处理。7.支撑课程目标课程目标1.课程目标2.课程目标3实验内容二溢流阀的特性实验（学时数：2学时）1.主要内容测定溢流阀的启闭特性、调零压力损失和卸荷压力损失、压力超调量和压力振摆。2.重点和难点重点：通过实验测定溢流阀的启闭特性、调零压力损失和卸荷压力损失、压力超调量和压力振摆。难点：压力超调量和压力振摆的测定。3.实施方式课堂示范与指导。4.学习要求通过实验掌握溢流阀的工作机制。实验要求实验属性：验证性实验；开出要求：必做实验准备：预先熟悉实验原理及操作步骤。6.学生学习预期成果能够小组合作完成溢流阀的特性实验操作，独立进行实验数据处理。7.支撑课程目标课程目标1.课程目标2.课程目标3.（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑理论教学内容课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元液压传动基础讲授法、案例教学、问题驱动、专题研讨课程目标1、2、361:1第二单元液压动力元件讲授法、专题研讨课程目标1、261:1第三单元液压执行元件讲授法、案例教学、问题驱动课程目标1、341:1第四单元液压控制元件讲授法、专题研讨、问题驱动、案例教学课程目标1、281:1第五单元液压辅助元件案例教学、问题驱动、讲授法课程目标1、321:1第六单元液压基本回路讲授法、专题研讨、问题驱动、案例教学课程目标1、261:1第七单元典型液压传动系统案例教学、问题驱动、专题研讨课程目标1、221:1第八单元气压传动基础知识讲授法、专题研讨课程目标1、321:1合计36实验教学内容课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例实验一液压泵的特性实验讲授法、案例教学、问题驱动课程目标1、2、321:1实验二溢流阀的特性实验讲授法、专题研讨课程目标1、2、321:1合计4五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩40%计算类作业（百分制）20分别安排流体静力学、动力学参数计算、泵马达参数计算、液压缸参数计算、节流调速参数计算作业各1~2次，主要考核参数概念及计算内容，根据提交时间和作业正确率等给出相应成绩。教师批阅此类作业至少1次，其余可根据教师提供的标准答案及评分标准采用学生互判形式或者学生助教批阅形式。目标分值=0.2*作业平均成绩设计类作业（百分制）30共计安排2~3次设计类作业，主要考核基本回路内容，小组合作完成，根据小组汇报及设计方案的合理度为小组打分。各小组内由组长根据任务内容及完成质量为组内成员打分。组长采用轮流制。考核内容及评价细则目标分值=0.3*作业平均成绩平时测验（百分制）20由预习测验、章节测验、随堂测验组成。取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。目标分值=0.2*作业平均成绩期中测验（百分制）20考核内容：液压传动基础知识占比20%；液压元件占比50%；液压基本回路30%。采用线上学习通考核形式。目标分值=0.2*期中测验成绩课堂表现（百分制）10考核方式：由线上章节任务点（15%）、课堂互动（30%）、签到（15%）、学习次数（10%）和主题讨论（30%）组成。目标分值=0.1*作业平均成绩实验成绩10%实验（百分制）100根据实验操作表现及实验报告给出最终成绩。目标分值=1*实验平均成绩期末考试50%知识40-50考核内容：液（气）压传动基础知识10%~20%、液（气）压元件知识35%~45%；液压基本回路知识25%~40%、典型液压系统知识占比10%~20%。考试题型：客观题型≤40%，主观题型≥60%能力40-50素质10-15（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元液压传动基础1-1传动系统原理及组成；1-2传动系统优缺点；1-3油液的物理性质；1-4液体静力学及动力学；1-5定常管流的压力损失；1-6孔口和缝隙流动；1-7液压冲击及气穴现象。课堂表现、作业、各类测验、期末考试课程目标1、2、3第二单元液压动力元件2-1液压泵的工作原理及性能特点；2-2液压泵的应用范围及选用原则；2-3液压泵的分类、结构和图形符号；2-4液压泵性能参数的概念及计算方法；2-5限压式变量叶片泵的工作原理及其流量压力特性曲线。课堂表现、计算类作业、各类测验、期末考试、专题研讨、实验课程目标1、2第三单元液压执行元件3-1液压缸的分类各种结构形式及其图形符号；3-2单出杆双作用活塞缸的工作特点和其速度、推力的计算；3-3差动液压缸的工