第二章-轮机工程基础2-3

《轮机工程基础》课程标准一、课程信息二、课程性质与作用《轮机工程基础》是轮机工程技术专业的技术基础课程，属必修课。

其知识点是海船船员三管轮适任考试课程《船舶主推进动力装置》和《船舶辅机》的组成部分。

采用模块化教学，采用翻转课堂教学模式。

《轮机工程基础》的学习，有助于工程素质的培养，有助于提高专业分析能力，为后续专业课程《船舶柴油机》、《船舶辅机》等的学习奠定必要的理论基础。

表3列出了本课程对接的工作岗位及应培养的岗位能力。

表2 课程功能定位分析三、课程任务通过本门课程的学习，能使学生进一步理解和践行社会主义核心价值观，增强对国家海洋强国战略的使命感和认同感，树立民族复兴的责任感，培育精益求精的工匠精神。

根据岗位能力确定本课程目标是使学生掌握必需的轮机工程基础知识，达到STCW78/10公约和中华人民共和国海事局关于海船船员二/三管轮提出的与本课程有关的适任标准，提高职业发展能力，为成为船舶管理级轮机员打下基础。

四、课程目标1）素质目标（1）培养学生的空间想象能力和抽象思维能力。

（2）具有热爱科学、实事求是、独立思考的素养；具有创新意识和创新精神。

（3）具有诚实守信，认真负责；积极向上的职业精神和职业道德意识。

（4）树立科学发展观，注重生态环保；执行行业标准和法规，注重技术安全和劳动保护。

（5）与其他成员形成良好人际关系，善于团队协作。

（6）从学生的学习中进行思政教育，培养家国情怀。

把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念。

通过保质保量完成作业教育学生对待科学要严谨，有理有据。

用生活的事例引导学生思考做人做事的态度，做什么事都要严谨认真，促进行为思政教育。

树立民族复兴的责任感，能为国家的海洋强国和航运强国战略尽到自己的职责；培育爱岗敬业、精益求精的工匠精神；2）知识目标：（1）掌握的静力学基本知识与基本公理。

（2）了解材料力学的基本知识，掌握拉伸曲线，掌握轴向拉压和剪切应力与应变计算，掌握虎克定律；（3）了解应力集中的危害和措施，了解机械振动基本知识，掌握机械振动中轮机中的危害及采取措施；（4）掌握常见机构与和通用机械的组成、特点及应用；（5）掌握金属材料的性能、塑性变形、铁碳合金相图的组成与应用，掌握常用碳钢、合金钢、铸铁和有色金属的牌号、成分、热处理、特点及应用，了解非金属材料在轮机中的应用，掌握轮机工程常见材料；（6）掌握机械制图基本知识、掌握基本体和组合体的读图、画图的基本知识，掌握轮机常用的立体投影图和展开图，掌握标准件、零件图和装配图知识；（7）掌握轮机常用量仪和仪表的工作原理、特点和使用要点；了解轮机常用单位换算。

天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：轮机工程材料课程代码：3554第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点轮机工程材料是高等教育自学考试轮机工程技术专业的一门专业基础课。

本课程重点论述了有关金属材料内部组织和性能之间关系的基本理论、热处理基本理论和工艺、各类金属材料和非金属材料的性能和应用及船舶动力装置主要机件选材等知识，这些都是轮机工程技术专业学生所必须掌握的有关材料方面的专业基础知识。

二、课程目标与基本要求本课程的目标和任务是使学生通过本课程的学习，进行有关轮机工程材料的基础理论、基本知识和基本技能的考察和训练，并了解轮机管理的现代进展，使考生能进行零件失效分析、配换零件选材及热处理等工作，并为后续课程的学习打好基础。

课程基本要求如下：1、了解工程材料的分类和钢铁材料的生产过程，了解金属的塑性变形和再结晶；理解金属的晶体结构和结晶过程；掌握金属的机械性能。

2、理解合金的构造，掌握合金相图和铁碳合金相图，掌握结晶过程，了解相图的应用。

3、学习钢在加热和冷却时的组织转变，掌握钢的退火、正火、淬火、回火等基本热处理工艺，理解钢的表面热处理。

4、掌握钢的分类、牌号、用途和性能特点，掌握动力装置用合金结构钢，理解合金工具钢和特殊性能钢。

理解铸铁的分类、牌号、用途和性能特点，理解有色金属及其合金。

了解非金属材料的分类、结构特点和性能。

5、了解船机主要零件的工作条件和对材料的要求，掌握其所用材料和热处理方法。

三、与本专业其他课程的关系本课程在轮机工程技术专业的教学计划中被列为专业基础课，它是在完成轮机工程基础课程学习后开设的必修课程之一，在轮机工程基础与主推进动力装置、船舶辅机、轮机维护与修理、船舶管理等专业课程之间有承前启后的相互联系作用，本课程的学习对全面掌握轮机工程技术专业的知识起重要的桥梁作用。

第二部分考核内容与考核目标第一章绪言一、学习目的与要求通过本章的学习，了解晶体的概念和工程材料的分类。

《轮机工程基础(二三管轮)》一、单项选择题(共100题)1、下列轴承合金中，属于在软基体上分布着硬质点轴承合金理想的结构为________。

Ⅰ．锡基巴氏合金；Ⅱ．铅基巴氏合金；Ⅲ．铅青铜；Ⅳ．锡青铜；Ⅴ．高锡铝合金。

(98353:第八章常用材料) (A-0,B-0,C-0,D-0,错误-0)A．Ⅰ+Ⅱ+ⅣB．Ⅲ+ⅤC．Ⅰ+Ⅱ+ⅢD．Ⅳ+Ⅴ2、白口铸铁件不具有下列________性能。

(98114:第八章常用材料) (A-0,B-0,C-0,D-0,错误-0)A．高强度B．高硬度C．高耐磨性D．高脆性3、合成胶黏剂的应用有________。

Ⅰ．可修理磨损、腐蚀和断裂零件；Ⅱ．可用于安装柴油机的机座、机架、缸体；Ⅲ．可用于安装小型螺旋桨。

(98514:第八章常用材料) (A-0,B-0,C-0,D-0,错误-0)A．Ⅰ+ⅡB．Ⅰ+ⅢC．Ⅱ+ⅢD．Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ4、下列________是引起机械振动的内因。

(97261:第二章机械振动) (A-0,B-0,C-0,D-0,错误-0)A．安装精度不够B．构件的刚度C．构件的质量D．构件的质量和刚度5、构件振动的周期为T，频率为f，振幅为A，圆频率为ω，则下列关系式正确的是________。

(97259:第二章机械振动) (A-0,B-0,C-0,D-0,错误-0)A．ω=2πAB．ω=2πfC．A=2πωD．ω=2πT6、造成机械振动的外因是________。

(97270:第二章机械振动) (A-0,B-0,C-0,D-0,错误-0)A．安装精度不够B．结构中存在间隙C．表面质量不理想D．A+B+C7、下列________不属于机械振动的利用。

(97278:第二章机械振动) (A-0,B-0,C-0,D-0,错误-0)A．振动打桩机B．振动筛C．混凝土振捣器D．弹性联轴器8、可用于生产曲轴的材料是________。

Ⅰ．45或40Cr；Ⅱ．QT700-02；Ⅲ．ZG270-500。

《轮机工程基础》考试大纲解释适用对象：750kW及以上船舶轮机长/大管轮1.工程热力学1.1 基本概念1.1.1工质的概念及应用1.1.2 热力学系统、外界、边界等概念；热力学系统的分类及相互关系；系统与外界的相互作用1.1.3 热力学平衡态的概念；热力学平衡态与稳态、均匀态的比较；热力学平衡态的判别1.1.4 热力状态参数1.1.4.1 热力状态参数的概念；热力状态参数的特性；热力状态参数的充分与必要条件；1.1.4.2 常见的热力状态参数和基本热力状态参数1.1.5 准静态过程、可逆过程的概念和判别；常见的不可逆因素；准静态过程与可逆过程的区别与联系1.2 热力学第一定律1.2.1 热力学第一定律的实质及内容1.2.2 热量和功1.3. 热力学第二定律1.3.1 热力学第二定律的实质及内容1.3.2 卡诺循环、逆向卡诺循环的原理及意义1.3.3 卡诺定理的内容；卡诺定理的实质及对实际工作的指导意义1.4 理想气体1.4.1 理想气体的定义及物理模型1.4.2 理想气体的热力性质及热力过程1.5 水蒸气1.5.1 水蒸汽的基本概念1.5.2 水的定压汽化过程及其特点1.5.3 水蒸汽的p-v图、T-s图1.5.4 水蒸气的h-s图、基本热力过程1.6 气体和蒸汽的流动1.6.1 稳定流动基本方程式1.6.2 喷管和扩压管的流动特性及其截面变化规律1.6.3 喷管的流速和质量流量及其影响因素1.6.4 实际应用实例（了解废气涡轮增压器中的喷管部分和扩压管部分等的应用实例）1.6.5 绝热节流的典型特征及各状态参数的变化规律1.7 压缩机的热力过程1.7.1 活塞式压缩机的工作原理和示功图1.7.2 单级活塞式压缩机的耗功量；三种理想压缩过程及在p-v图上的表示1.7.3 压缩机的容积效率及其影响因素1.7.4 多级压缩的目的；双级压缩的最佳增压比；双级压缩的最佳中间压力；级间冷却1.7.5 叶轮式压气机的工作原理及分类；1.8. 气体动力循环1.8.1 内燃机实际循环及理想循环的原理1.8.2 影响循环热效率的主要因素1.8.3 提高循环热效率的途径1.8.4 内燃机循环平均压力和功率1.8.4.1 内燃机循环平均压力及其意义；影响内燃机循环平均压力的主要因素1.8.4.2 内燃机的指示功率、有效功率的概念1.8.5 燃气轮机理想循环1.8.5.1燃气轮机装置的工作原理及特点1.8.5.2定压加热燃气轮机装置的理想循环1.8.5.3燃气轮机理想循环的热效率及其影响因素；燃气轮机理想循环热效率的分析1.9 蒸气压缩制冷循环1.9.1 蒸气压缩制冷的理想循环1.9.2 制冷剂p-h图的特征、应用1.9.3 影响制冷系数的主要因素1.9.3.1影响蒸气压缩制冷循环制冷系数的主要因素1.9.3.2制冷量、耗功量、放热量的计算；制冷系数的计算；热泵；供热系数及计算1.10 湿空气1.10.1 湿空气的基本概念(干空气、湿空气、未饱和空气、饱和空气；干球温度、湿球温度、露点；相对湿度、含湿量等)1.10.2 湿空气的焓和熵1.10.3 湿空气的h-d图1.10.3.1湿空气h-d图的结构；湿空气h-d图上的定焓线、定含湿量线、定温线、定相对湿度线1.10.3.2根据已知的湿空气状态确定其露点和湿球温度1.10.4 湿空气的典型过程1.10.4.1 湿空气的混合过程、湿空气的加热过程、冷却过程以及在h-d图上的表示1.10.4.2 湿空气的加湿过程(包括喷水加湿和喷蒸汽加湿)以及在h-d图上的表示2.传热学2.1 换热过程2.1.1 传热学的基本概念2.1.2 热传递的三种基本方式1.2.1 热传递的三种基本方式(热传导、热对流、热辐射)和特点1.2.2 热传递的三个基本过程(导热、对流换热、辐射换热)和特点2.1.3 导热2.1.3.1导热的基本概念2.1.3.2导热的基本定律（傅立叶定律）2.1.3.3导热系数及其随温度的变化规律2.1.3.4导热热阻分析2.1.4 对流换热2.1.4.1对流换热的基本概念2.1.4.2牛顿冷却公式2.1.4.3影响换热系数的主要因素；确定对流换热系数的方法2.1.4.4对流换热热阻分析；典型的对流换热过程的特征2.1.5 辐射换热2.1.5辐射换热的基本概念2.1.5热辐射的基本定律2.1.5实际物体的辐射特性；本身辐射、投射辐射、吸收辐射、有效辐射；空间热阻、表面热阻；遮热板的作用2.2 传热过程2.2.1三种基本的传热过程（平壁传热、圆筒传热、肋壁传热）2.2.2 强化传热的基本途径2.2.3 削弱传热的基本途径2.2.3.1热绝缘的目的、要求；对热绝缘材料的要求；常用的热绝缘材料；临界热绝缘直径2.2.3.2结合轮机工程中的实例进行分析2.2.4 热交换器2.2.4.1热交换器的种类、结构、工作原理、性能特点2.2.4.2热交换器的技术状态分析2.2.4.3结合轮机工程中的实例进行分析3.理论力学3.1 力学基础3.1.1 静力学的基本概念刚体、平衡运动等概念；力、力的内外效应、力的三要素；力偶、力偶矩、力偶的基本性质；工程上常见的力和力偶3.1.2 静力学的基本公理3.1.3 约束和约束反力的概念；常见约束的特点及反力方向3.1.4 分离体、受力分析；受力图及画法3.2 刚体系统的平衡、摩擦3.2.1力系的种类、平面汇交力系；力的投影、力的合成与分解；力矩的概念；汇交力系的合力矩定理3.2.2 力偶系、力偶系的合成；力偶的等效条件3.2.3 力的平移定理；平面一般力系3.2.4 汇交力系的简化与平衡条件；力偶系的简化与平衡条件；一般力系的简化与平衡条件3.2.5 刚体系统的平衡问题3.3 刚体的基本运动3.3.1 速度与加速度的基本概念及合成3.3.2 角速度与角加速度基本概念3.3.3 刚体的平动3.3.3.1刚体的直线平动、曲线平动3.3.3.2刚体平动的速度、加速度；刚体平动的特征3.3.4 刚体的定轴转动3.3.4.1 刚体定轴转动的概念；定轴转动方程3.3.4.2 刚体定轴转动的角速度、角加速度；定轴转动刚体上各点的速度、加速度3.3.4.3 定轴转动刚体上的速度、加速度、角速度、角加速度的分布规律3.3.4.4 刚体定轴转动的特征3.3.4.5 惯性力的概念及意义3.3.4.6 转动惯量的定义、影响转动惯量大小的因素、转动惯量的意义；飞轮的主要作用3.3.4.7 飞轮的作用以及在工程实际中的应用4.机械振动4.1 机械振动及其分类4.1.1 机械振动的概念4.1.2 引起机械振动的内因和外因4.1.3 机械振动的危害4.1.4 机械振动的利用4.1.5 机械振动的分类4.2 自由振动4.2.1 自由振动的概念4.2.2 自由振动的振幅、周期、频率、圆频率、初相位4.2.3 自由振动的特点4.3 有阻尼受迫振动4.3.1 有阻尼受迫振动的概念4.3.2 有阻尼受迫振动的特点4.3.3 共振的概念，共振的危害4.3.4 阻尼对振动的影响4.4 振动的利用及消除方法4.4.1 振动的实际利用4.4.2 消振和隔振的措施4.4.3 主动隔振（积极隔振）与被动隔振（消极隔振）4.4.4 联系轮机管理实际说明机械振动的危害、产生原因以及消振和隔振的措施5.材料力学5.1 材料力学的基本概念5.1.1 弹性、弹性变形；塑性、塑性变形5.1.2 衡量构件承载能力的标准5.1.3 载荷、内力和应力5.1.3.1 载荷的概念、常见的载荷、载荷的分类5.1.3.2 内力的概念、内力计算的截面法；应力的概念、正应力、剪应力。

第二章 船舶动力装置第一节 柴油机的基本概念一、 概述1．热机所谓热机是指把热能转换为机械能的动力机械。

根据燃料燃烧场所的不同，热机可分为外燃机和内燃机两大类。

外燃机燃料的燃烧发生在机器的外部，而热能转变为机械能发生在机器内部。

由于热能需经中间工质（蒸汽）传递，必然存在热损失，所以外燃机的热效率不高。

典型的外燃机有蒸汽机、汽轮机和燃气轮机等。

内燃机燃料的燃烧发生在机器的内部，它以燃气为工质，直接利用燃烧产生的高温高压燃气在气缸中膨胀做功（热能转换为机械能）。

由于内燃机的两次能量转换过程都发生在气缸内部，能量损失小，所以其热效率较高。

典型的内燃机有柴油机、汽油机、煤气机等。

2．柴油机柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。

它使用柴油或劣质燃油做燃料，采用内部混合法形成可燃混合气，缸内燃烧采用压燃式，即靠缸内空气压缩形成的高温自行发火。

这些特点使柴油机在热机范畴内具有最高的热效率，因而柴油机在工程界得到了广泛的应用，尤其在船用发动机中取得了绝对领先地位。

柴油机在船舶上除用作主推进发动机（主机）外，还广泛用作发电机的原动机、动力型救生艇发动机、应急发电机原动机和应急消防泵原动机等。

3．柴油机的优缺点与其他热机相比，柴油机具有如下优点：(1) 经济性好、热效率高。

有效热效率达到50％以上，可使用劣质燃料，耗油率低，燃料费用低。

(2) 尺寸小、重量轻，有利于船舶机舱布置。

(3) 功率范围广。

能满足不同类型、不同尺寸船舶的使用要求。

(4) 机动性好。

启动方便，加速性能好，有宽广的转速和负荷调节范围，并可直接反转，能适应船舶航行的各种要求。

同时，柴油机也具有以下缺点：(1)存在着振动和噪声；(2)某些部件的工作条件恶劣,高温高压并有冲击性负荷。

二、柴油机的基本结构参数（图2-1）(1)上止点（T.D.C）：活塞在气缸中运动到离曲轴中心线最远的位置。

(2)下止点（B.D.C）：活塞在气缸中运动到离曲轴中心线最近的位置。

轮机工程基础第一章第1 题：在力的作用下绝对不发生变形的物体称为________。

A．液体B．刚体C．固体D．硬物答案：B第2 题：在任何情况下，体内任意两点间距离都不会改变的物体，称为________。

A．液体B．刚体C．固体D．硬物答案：B第3 题：刚体的平衡条件只是变形体平衡的________。

A．充分条件B．必要条件C．A或BD．A和B答案：B第4 题：刚体的平衡条件不是变形体平衡的________。

A．充分条件B．必要条件C．A或BD．A和B答案：A第5 题：变形体在已知力系的作用下处于平衡状态，那么如将它看成刚体，其平衡________。

A．不受影响B．不再平衡C．变形增加D．无法确定答案：A第6 题：刚体在已知力系的作用下处于平衡状态，那么如将它看成变形体，其平衡________。

A．不受影响B．不再平衡C．变形增加D．无法确定答案：D第7 题：刚体的运动有两种基本的运动形式，即刚体的________。

A．匀速运动和加速运动B．直线运动和曲线运动C．平行移动和定轴转动D．平面运动和定轴转动答案：C第8 题：无论刚体的运动形式怎样复杂，都可以看成是________这两个基本运动形式的组合。

A．匀速运动和加速运动B．直线运动和曲线运动C．平行移动和定轴转动D．平面运动和定轴转动答案：C第9 题：刚体在运动过程中，若刚体上任一直线始终与原来的位置保持平行，则刚体的这种运动称为刚体的________。

A．平行移动B．直线运动C．定轴转动D．平面运动答案：A第10 题：刚体在运动过程中，若刚体内某一直线始终保持不动，则刚体的这种运动称为刚体的________。

A．平行移动B．直线运动C．定轴转动D．平面运动答案：C第11 题：刚体在运动过程中，若刚体内________，则刚体的这种运动称为刚体的平动。

A．某一直线始终保持不动B．某一直线始终在同一平面内运动C．任一直线始终与原来的位置保持平行D．任一直线始终保持转动答案：C第12 题：刚体在运动过程中，若刚体内________，则刚体的这种运动称为刚体的定轴转动。