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971機械工程專業綜合考試大綱(2018版)

一、考試組成

971機械工程專業綜合試卷共分四部分：1) 理論力學(動力學);2)機械原理;3)機械設計;4)自動控制原理，各部分滿分均為50分。1)、2)部分為必答部分，3)、4)部分為選答部分，考生二選一作答。

二、理論力學(動力學)部分的考試大綱

(一)主要內容及基本要求

1. 質點動力學

⑴ 質點運動學(在直角坐標系和自然軸系下描述、點的復合運動)

⑵ 質點動力學方程(在慣性系和非慣性系中表示)、

⑶ 點的復合運動

初步掌握上述內容的概念、分析的基本方法和思路。

2. 質點系動力學

⑴ 動量定理

⑵ 變質量質點動力學基本方程

⑶ 對定點和動點的動量矩定理

⑷ 動能定理

掌握上述內容的定理、基本方程，特別是各種問題的分析方法。

3. 剛體動力學I、動靜法

⑴ 剛體平面運動的運動學和動力學

⑵ 達朗貝爾原理(慣性力的簡化、動靜法、動平衡與靜平衡)

4. 剛體動力學II、拉格朗日方程

⑴ 拉格朗日方程

⑵ 動力學普遍方程

⑶ 動力學II(剛體的定點運動與一般運動的運動學與動力學)

5. 振動基礎

⑴ 單自由度系統的振動

在掌握必要的基礎知識外，重點是能夠有建立力學、數學模型及提出問題和分析解決問題的能力，掌握定性分析和定量分析的方法。

三、機械原理部分的考試大綱

(一)主要內容及基本要求

1.機構的組成原理

1.1 機構的組成及機構運動簡圖

1.2 平面機構的自由度

了解機構的組成要素，掌握機構運動簡圖的繪制方法。熟練掌握平面機構的自由度計算及其自由度計算時應注意的事項，清楚運動鏈成為機構的條件。

2.連桿機構分析與設計

2.1 平面連桿機構的類型、特點與應用

2.2 平面連桿機構的工作特性

2.3 平面連桿機構的運動分析

2.4 平面連桿機構的設計

熟練掌握平面連桿機構的工作特性(曲柄存在條件、急回特性、死點位置、傳力特性等)，會運用圖解法和解析法進行機構的運動分析。熟練掌握各種連桿機構(剛體導引機構、急回機構等)的設計。

3.凸輪機構

3.1 凸輪機構的應用與類型

3.2 從動件運動規律及其選擇

3.3 圖解法設計凸輪廓線

3.4 解析法設計凸輪廓線

3.5 凸輪機構基本尺寸的確定

了解凸輪機構的組成和類型，了解從動件常用的運動規律的特性和應用場合，會運用反轉法設計凸輪的輪廓曲線。了解凸輪機構的基本尺寸的確定要求。

4.齒輪機構及其設計

4.1 齒輪機構的類型及特點

4.2 齒廓嚙合基本定律及漸開線齒廓

4.3 漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸

4.4 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動

4.6 漸開線齒廓的切削加工

重點熟練掌握漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算和漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(正確嚙合條件、標準中心矩、實際中心矩、連續傳動條件等)。了解漸開線齒輪的加工原理和傳動的特點。5.輪系

5.1 輪系的組成及其分類

5.2 輪系的傳動比計算

能熟練計算出混合輪系的傳動比。

6 .機械系統動力學基礎

9.1 機械系統動力學問題概述

9.2 機械系統的等效動力學模型

9.3 機械真實運動的求解

9.4 機械速度波動的調節

熟練掌握機械的等效動力學建立方法，會運用圖解計算法求解等效力矩為機構位置函數時的機械真實運動，掌握機構速度波動的調節方法。

四、機械設計部分的考試大綱

(一)主要內容及基本要求

1. 1)機械設計的基本原則和設計程序;

2)機械零件的設計要求和步驟;

3)機械設計中的強度設計;

4)機械設計中的摩擦學設計。

2. 軸

1)軸的功用及分類;

2)軸的材料及其選擇;

3)軸的結構設計;提高軸的強、剛度措施;

4)軸的強度計算;

5)軸的剛度計算及振動穩定性計算簡介。

3. 齒輪傳動

1)齒輪傳動的類型、特點及應用;

2)漸開線齒輪傳動的主要參數和幾何計算;

3)齒輪傳動的精度等級及其選擇;

4)齒輪傳動的失效形式、計算準則及防止失效措施;

5)齒輪材料及其選擇，齒輪材料的熱處理;

6)直齒圓柱齒輪傳動計算：受力分析、計算載荷、齒根彎曲疲勞強度計算、輪齒表面接觸疲勞強度計算;

7)斜齒圓柱齒輪傳動特點、受力分析及強度計算特點;

8)直齒圓錐齒輪傳動特點，受力分析及強度計算特點;

9)直齒輪、斜齒輪及圓錐齒輪傳動的參數選擇;

10)齒輪的結構及畫法。

4.蝸桿傳動

1)蝸桿傳動的類型、特點和應用;

2)蝸桿傳動的運動關系、嚙合特點和主要參數;

3)蝸桿和蝸輪材料的選擇;

4)蝸桿傳動的受力分析、失效形式和計算準則;

5)蝸桿傳動的計算：齒根彎曲疲勞強度計算、齒面接觸疲勞強度計算、主要幾何尺寸計算;

6)蝸桿傳動的潤滑、效率及熱平衡計算;

7)蝸桿、蝸輪的結構及畫法;

5.帶傳動

1)帶傳動的工作原理，主要類型，特點及應用;

2)帶傳動的受力分析;

3)彈性滑動概念及帶傳動的傳動比;

4)帶傳動的應力分析;

5)帶傳動的失效形式和計算準則;

6)單根三角帶所能傳遞的功率和三角帶傳動的設計計算;

7)帶輪的材料、結構和尺寸;

8)帶傳動作用在軸上的載荷;

9)張緊裝置簡介。

6.滑動軸承

1)滑動軸承的主要類型及特點;

2)軸承材料及軸瓦結構;

3)潤滑材料和潤滑方法;

4)非液體摩擦滑動軸承的計算;

5)液體動壓潤滑的基本方程式。

7. 螺紋聯接

1)螺紋主要參數，常用的標準螺紋;

2)螺旋副中力的關系、效率和自鎖;

3)搬手力矩和預緊力;

4)螺紋聯接的主要類型、緊固件及畫法;

5)螺紋聯接的防松原理和防松措施;

6)螺紋聯接的失效形式和計算準則;

7)單個螺栓聯接的計算;

8)螺栓組的受力分析;

9)提高螺栓聯接強度的措施。

8.軸類連接件

1) 鍵聯接的類型、結構、特點及應用;

2) 平鍵聯接的失效形式和強度計算;

3) 花鍵聯接的類型，工作特點及應用;

4)聯軸器類型和選擇

9.滾動軸承

1)滾動軸承的構造、特點、精度等級及常用代號;

2)滾動軸承的主要類型、特點、應用及畫法;

3)滾動軸承所受載荷的種類、分布情況及變化特點;

4)滾動軸承的失效形式及計算準則;

5)滾動軸承的壽命計算和靜強度計算;

6)滾動軸承的組合結構設計。

要求掌握的基本知識：機械零件的主要類型、 性能、結構特點、應用、材料、標準。

掌握通用機械零件的工作原理及相關的基本理論與設計方法：機械設計的基本原則;機械零件工作原理、受力分析、應力狀態、失效形式等;機械零件工作能力計算準則，如強度計算、剛度計算、摩擦、磨損與潤滑、壽命計算等;改善提高零部件工作能力的措施和方法，如改善載荷和應力分布的不均勻性，改善局部品質等。

要求掌握的基本技能：基本設計計算，結構設計技能。

五、自動控制原理部分的考試大綱

(一)主要內容及基本要求

1.控制系統的一般概念

⑴ 控制系統的任務

⑵ 控制系統基本方式

⑶ 控制系統性能要求

了解控制系統的一般概念，包括任務、要求和基本控制方式;了解對控制系統的性能要求，掌握分析控制系統的基本方法和思路。

2. 控制系統的數學模型

⑴ 列寫微分方程的一般方法

⑵ 傳遞函數

⑶ 動態結構圖和典型環節

⑷ 結構圖的等效變換

⑸ 系統傳遞函數

掌握控制系統的數學模型，包括微分方程、傳遞函數和動態結構圖的建立方法。熟練掌握拉普拉斯變換及其基本法則。熟練掌握結構圖的等效變換和梅遜公式;能夠建立工程系統，特別是機電相結合控制系統的數學模型。掌握各種典型環節的數學表示，并了解其功能與作用。

3.時域分析法

⑴ 典型響應及性能指標

⑵ 一階系統分析

⑶ 二階系統分析

⑷ 系統穩定性分析

⑸ 系統穩態誤差分析

掌握典型輸入和典型響應的特性。熟練掌握一、二階系統時域響應特性的分析方法。掌握系統穩定性的概念，會熟練運用代數穩定判據判斷系統的穩定性。掌握誤差及穩態誤差的概念，學會分析典型輸入信號作用下控制系統穩態誤差的方法，熟練掌握計算系統在給定輸入信號作用下的穩態誤差的方法。

4.根軌跡

⑴ 根軌跡及根軌跡方程

⑵ 繪制根軌跡的基本規則

⑶ 閉環零、極點分布與系統階躍響應的關系

⑷ 系統階躍響應的根軌跡分析

理解根軌跡的定義，能夠熟練運用繪制負反饋系統閉環根軌跡的十條法則繪制閉環系統的根軌跡。掌握閉環主導極點和偶極子的概念。會用根軌跡法分析系統的動態響應特性。了解用根軌跡法校正控制系統的方法。

5. 頻域分析法

⑴ 頻率特性

⑵ 典型環節的頻率特性

⑶ 系統開環頻率特性

⑷ 奈奎斯特穩定判據和對數頻率判據

⑸ 開環頻率特性與系統階躍響應的關系

掌握頻率特性的基本概念，包括數學本質、物理意義和表示方法。掌握典型環節的頻率特性;熟練掌握閉環系統開環頻率特性曲線的繪制方法，包括乃奎斯特圖和伯德圖。掌握用乃奎斯特穩定判據判斷系統穩定性的方法，掌握閉環系統穩定裕度的計算方法，掌握控制系統的三頻段分析方法。

6. 控制系統的校正

⑴ 系統的設計與校正問題

⑵ 串聯校正

⑶ 反饋校正

⑷ 復合校正

了解控制系統設計與校正的基本問題，包括受控對象、性能指標、控制元件和控制對象;掌握系統校正的基本方法，包括串聯校正、反饋校正和復合校正。會運用串聯校正、反饋校正和復合校正方法對給定系統進行校正。