北京航空航天大學(xué)

971機械工程專業(yè)綜合考試大綱

一、考試組成

971機械工程專業(yè)綜合試卷共分四部分：1) 理論力學(xué)(動力學(xué));2)機械原理;3)機械設(shè)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(xué)(動力學(xué))部分的考試大綱

(一)主要內(nèi)容及基本要求

1. 質(zhì)點動力學(xué)

(1)質(zhì)點運動學(xué)(在直角坐標系和自然軸系下描述、點的復(fù)合運動)

(2)質(zhì)點動力學(xué)方程(在慣性系和非慣性系中表示)、

(3)點的復(fù)合運動

初步掌握上述內(nèi)容的概念、分析的基本方法和思路。

2. 質(zhì)點系動力學(xué)

(1)動量定理

(2)變質(zhì)量質(zhì)點動力學(xué)基本方程

(3)對定點和動點的動量矩定理

(4)動能定理

掌握上述內(nèi)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(xué)I、動靜法

(1)剛體平面運動的運動學(xué)和動力學(xué)

(2)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(xué)II、拉格朗日方程

(1)拉格朗日方程

(2)動力學(xué)普遍方程

(3)動力學(xué)II(剛體的定點運動與一般運動的運動學(xué)與動力學(xué))

5. 振動基礎(chǔ)

(1)單自由度系統(tǒng)的振動

在掌握必要的基礎(chǔ)知識外，重點是能夠有建立力學(xué)、數(shù)學(xué)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(nèi)容及基本要求

1.機構(gòu)的組成原理

(1)機構(gòu)的組成及機構(gòu)運動簡圖

(2)平面機構(gòu)的自由度

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

2.平面機構(gòu)的運動分析

(1)機構(gòu)運動分析的目的和方法

(2)速度瞬心法做平面機構(gòu)的速度分析

(3)解析法(封閉向量圖解法)做平面機構(gòu)的運動分析

了解機構(gòu)運動分析的目的和方法，掌握應(yīng)用速度瞬心法做平面機構(gòu)的速度分析，熟悉應(yīng)用解析法做平面機構(gòu)的運動分析。

3.連桿機構(gòu)分析與設(shè)計

(1)平面連桿機構(gòu)的類型、特點與應(yīng)用

(2)平面連桿機構(gòu)的工作特性

(3)平面連桿機構(gòu)的運動分析

(4)平面連桿機構(gòu)的設(shè)計

熟練掌握平面連桿機構(gòu)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(gòu)的運動分析。熟練掌握各種連桿機構(gòu)(剛體導(dǎo)引機構(gòu)、急回機構(gòu)等)的設(shè)計。

4.凸輪機構(gòu)

(1)凸輪機構(gòu)的應(yīng)用與類型

(2)從動件運動規(guī)律及其選擇

(3)圖解法設(shè)計凸輪廓線

(4)解析法設(shè)計凸輪廓線

(5)凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定

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

5.齒輪機構(gòu)及其設(shè)計

(1)齒輪機構(gòu)的類型及特點

(2)齒廓嚙合基本定律及漸開線齒廓

(3)漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸

(4)漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動

(5)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(xù)傳動條件等)。了解漸開線齒輪的加工原理和傳動的特點。

6.輪系

(1)輪系的組成及其分類

(2)輪系的傳動比計算

能熟練計算出混合輪系的傳動比。

四、機械設(shè)計部分的考試大綱

(一)主要內(nèi)容

1. 設(shè)計概述

(1)機械設(shè)計的基本原則、特點與方法;

(2)機械零件的設(shè)計要求;

(3)強度設(shè)計、摩擦學(xué)設(shè)計概述

2. 軸

(1)軸的功用及分類;

(2)軸的材料及其選擇;

(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計;

(4)軸的強度、剛度、振動穩(wěn)定性計算;

(5)提高軸的強度、剛度的措施。

3. 齒輪傳動

(1)齒輪傳動的類型、特點及應(yīng)用;

(2)漸開線齒輪傳動的主要參數(shù)和幾何計算;

(3)齒輪傳動的精度等級及其選擇;

(4)直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、直齒錐齒輪傳動的載荷分析和計算;

(5)齒輪傳動的應(yīng)力與失效分析;

(6)齒輪材料及熱處理方式的選擇;

(7)齒輪傳動的強度設(shè)計：齒面接觸疲勞強度計算、齒根彎曲疲勞強度計算;

(8)齒輪傳動的潤滑、效率;

(9)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計。

4.蝸桿傳動

(1)蝸桿傳動的類型、特點和應(yīng)用;

(2)蝸桿傳動的主要參數(shù)，幾何計算;

(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)蝸桿傳動的強度設(shè)計：齒根彎曲疲勞強度計算、齒面接觸疲勞強度計算;

(6)蝸桿傳動的潤滑、效率及熱平衡計算;

(7)蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計

5.帶傳動

(1)帶傳動的工作原理，主要類型，特點及應(yīng)用;

(2)帶傳動的受力分析;

(3)帶的彈性滑動及帶傳動的傳動比;

(4)帶傳動的應(yīng)力分析;

(5)帶傳動的失效形式和計算準則;

(6)V帶的基本額定功率，V帶傳動的設(shè)計;

(7)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計;帶傳動的張緊裝置

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(jié)構(gòu);

(3)非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算;

(4)液體動壓潤滑軸承的基本工作原理。

7. 螺紋聯(lián)接

(1)螺紋副的主要參數(shù)，常用的標準螺紋;

(2)螺旋副受力關(guān)系、效率和自鎖;

(3)螺紋聯(lián)接的主要類型、結(jié)構(gòu)和螺紋緊固件標準;

(4)螺紋聯(lián)接的擰緊和防松;

(5)螺紋聯(lián)接的失效形式和計算準則;

(6)單個螺栓聯(lián)接的強度計算;

(7)螺栓組聯(lián)接的設(shè)計計算;

(8)提高螺栓聯(lián)接強度的措施。

8.軸類連接件

(1)鍵聯(lián)接的類型、結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用;

(2)平鍵聯(lián)接的失效形式和強度計算;

(3)花鍵聯(lián)接的類型，工作特點及應(yīng)用;

(4)聯(lián)軸器類型和選擇

9.滾動軸承

(1)滾動軸承的構(gòu)造、特點及應(yīng)用;

(2)滾動軸承的主要類型、精度等級及常用代號;

(3)滾動軸承的受力特征、失效形式和計算準則;

(4)滾動軸承的受力及壽命計算;

(5)滾動軸承的靜強度計算;

(6)滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。

(二)基本要求

要求掌握的基本知識：機械零件的主要類型、性能、結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用、材料、標準。

機械零件的工作原理及基本理論與設(shè)計方法：了解機械設(shè)計的基本原則;掌握機械零件工作原理、受力分析、應(yīng)力狀態(tài)、失效形式;掌握機械零件工作能力計算準則(強度計算、剛度計算、摩擦、磨損與潤滑、壽命計算等);了解改善提高零部件工作能力的措施和方法。

要求熟練掌握的基本技能：基本設(shè)計計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計技能。

五、自動控制原理部分的考試大綱

(一)主要內(nèi)容及基本要求

1.控制系統(tǒng)的一般概念

(1)控制系統(tǒng)的任務(wù)

(2)控制系統(tǒng)基本方式

(3)控制系統(tǒng)性能要求

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

2. 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

(1)列寫微分方程的一般方法

(2)傳遞函數(shù)

(3)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖和典型環(huán)節(jié)

(4)結(jié)構(gòu)圖的等效變換

(5)系統(tǒng)傳遞函數(shù)

掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括微分方程、傳遞函數(shù)和動態(tài)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖的等效變換和梅遜公式;能夠建立工程系統(tǒng)，特別是機電相結(jié)合控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。掌握各種典型環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)表示，并了解其功能與作用。

3.時域分析法

(1)典型響應(yīng)及性能指標

(2)一階系統(tǒng)分析

(3)二階系統(tǒng)分析

(4)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

(5)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析

掌握典型輸入和典型響應(yīng)的特性。熟練掌握一、二階系統(tǒng)時域響應(yīng)特性的分析方法。掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念，會熟練運用代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。掌握誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的概念，學(xué)會分析典型輸入信號作用下控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的方法，熟練掌握計算系統(tǒng)在給定輸入信號作用下穩(wěn)態(tài)誤差的方法。

4.根軌跡

(1)根軌跡及根軌跡方程

(2)繪制根軌跡的基本規(guī)則

(3)閉環(huán)零、極點分布與系統(tǒng)階躍響應(yīng)的關(guān)系

(4)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的根軌跡分析

理解根軌跡的定義和根軌跡方程，能夠熟練運用繪制負反饋系統(tǒng)閉環(huán)根軌跡的十條法則繪制閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡。掌握閉環(huán)主導(dǎo)極點和偶極子的概念。會用根軌跡法分析系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性。掌握用根軌跡法進行系統(tǒng)校正的方法。

5. 頻域分析法

(1)頻率特性

(2)典型環(huán)節(jié)的頻率特性

(3)系統(tǒng)開環(huán)頻率特性

(4)奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)和對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)

(5)開環(huán)頻率特性與系統(tǒng)階躍響應(yīng)的關(guān)系

掌握頻率特性的基本概念，包括數(shù)學(xué)本質(zhì)、物理意義和表示方法。掌握典型環(huán)節(jié)的頻率特性，熟練掌握閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線的繪制方法，包括奈奎斯特圖和伯德圖。掌握基于頻率特性曲線求系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法、用奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法、閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的計算方法、以及控制系統(tǒng)的三頻段分析方法。

6. 控制系統(tǒng)的校正

(1)系統(tǒng)的設(shè)計與校正問題

(2)串聯(lián)校正

(3)反饋校正

(4)復(fù)合校正

了解控制系統(tǒng)設(shè)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(tǒng)校正的基本概念與方法，包括串聯(lián)校正、反饋校正和復(fù)合校正。掌握基本控制規(guī)律，包括：比例(P)控制、比例-微分(PD)控制、積分(I)控制、比例-積分(PI)控制、以及比例-積分-微分(PID)控制。掌握運用串聯(lián)校正(超前校正、滯后校正、超前滯后校正)、反饋校正和復(fù)合校正方法對給定系統(tǒng)進行校正的方法。