同等学力人员申请硕士学位机械工程学科综合水平全国统一考试大纲（第二版）.docx

同等学力人员申请硕士学位机械工程学科综合水平全国统一考试大纲（第二版）国务院学位委员会办公室第二节机械振动基础一、振动的分类1畅按振动产生的原因分类(1)自由振动(2)强迫振动(3)自激振动2畅按结构参数的特性分类(1)线性振动(2)非线性振动3畅按系统的自由度数分类(1)单自由度系统振动(2)多自由度系统振动(3)连续体振动4畅按振动的规律分类(1)周期振动(2)瞬态振动(3)随机振动二、振动的表示方法1畅机械振动的一般表示方法2畅简谐振动的表示方法(1)正、余弦函数表示法(2)复数表示法三、简谐振动的基本性质四、周期振动的谐波分析五、机械振动系统的动力学模型1畅机械振动系统的基本元素2畅动力学模型(1)集中参数模型(2)连续弹性体模型 六、单自由度系统振动1畅单自由度系统的自由振动(1)无阻尼情形(2)有阻尼情形2畅单自由度系统的强迫振动(1)简谐激励下的响应(2)周期激励下的响应(3)任意激励下的响应七、多自由度系统的振动1畅无阻尼系统实模态分析(1)系统运动微分方程的建立(2)耦合与主坐标有频率与模态振型(4)模态振型的正交性(5)实模态变换(6)强迫振动响应2畅经典阻尼系统实模态分析八、机械阻抗分析法1畅机械阻抗的定义(1)位移阻抗(2)速度阻抗(3)加速度阻抗2畅基本元件的机械阻抗3畅系统的机械阻抗(1)机械网络图(2)系统机械阻抗的计算 九、四端参数法1畅四端参数原理2畅基本元件的四端参数(1)惯性元件的四端参数(2)弹性元件的四端参数(3)粘性阻尼元件的四端参数3畅系统的四端参数(1)串联系统的四端参数(2)并联系统的四端参数十、振动控制技术概述1畅隔振技术(1)基本原理(2)隔振特性(3)隔振材料 2畅减振技术(1)主动减振(2)被动减振第三节机构动力学基础平面机构的平衡一、机构平衡的概念二、平衡的种类和方法三、质量代换1畅质量代换的条件2畅实质量代换四、曲柄滑块机构的摆动力部分平衡1畅曲柄滑块机构的惯性力分析2畅平衡配重的计算五、平面连杆机构的完全平衡1畅平面连杆机构完全平衡的条件2畅用质量再分配实现摆动力的完全平衡3畅用机构配置实现摆动力的完全平衡第三章现代设计方法第一节 机电产品设计过程中的方法论一、产品设计概论1畅产品设计分类2畅产品设计原则3畅产品设计过程二、市场调查和可行性研究1畅市场调查与预测(1)调查目的(2)调查内容(3)调查方法(4)市场预测2畅可行性研究(1)可行性研究报告(2)技术分析(3)经济分析3畅产品设计任务书三、产品的原理方案设计1畅方案的系统化设计(1)设计系统(2)功能分析(3)分功能求解(4)原理方案综合2畅方案的创造性设计(1)设计与创新 12 (2)创造力与发挥(3)创造性思维(4)创造技法3畅方案的最优化设计与设计专家系统(1)最优化设计(2)设计专家系统4畅机电一体化设计四、设计方案的评价和决策1畅方案评价2畅方案评价方法(1)数学分析法(2)技术经济评价法(3)优度图与价值剖面图(4)模糊评价法五、产品的技术设计1畅有限元分析2畅可靠性设计3畅计算机仿真第二节最优化设计一、最优化设计概论1畅最优化设计的数学模型(1)数学模型的一般形式(2)设计变量与设计空间(3)约束条件与可行域(4)目标函数与等值线(5)最优化问题的图解法2畅最优化问题的下降迭代解法 (1)下降迭代解法的迭代格式(2)多元函数的极值条件1)梯度和泰勒展开2)无约束问题的极值条件3)等式约束问题的极值条件4)不等式约束问题的极值条件(3)算法的收敛性与收敛准则1)点距准则2)值差准则3)梯度准则二、无约束最优化方法1畅一维搜索法(1)初始区间的确定和缩小(2)黄金分割法(3)二次插值法2畅梯度法3畅牛顿法(1)基本牛顿法(2)阻尼牛顿法4畅变尺度法5畅共朝梯度法(1)共扼方向(2)共较方向的形成(3)共宛梯度法三、线性规划方法1畅线性规划问题的一般形式2畅解的产生与转换(1)解的产生(2)解的转换(3)初始基本可行解3畅单纯形法四、约束最优化方法1畅约束一维搜索2畅可行方向法3畅惩罚函数法(1)外点罚函数法(2)内点罚函数法(3)混合罚函数法第三节有限元分析有限元的基本概念1畅有限元分析的基本思想2畅有限元分析的实例3畅有限元分析的基本步骤(1)结构离散(2)单元分析(3)等效节点载荷计算(4)整体分析，建立整体刚度方程(5 )约束条件的引入和刚度方程的求解二、平面问题的有限元法1畅弹性力学的平面问题(1)平面应力问题(2)平面应变问题2畅弹性力学问题的基本方程(1)平衡微分方程(2)几何方程(3)物理方程(4)边界条件(5)虚功方程2)虚位移原理与虚功方程3畅平面问题的有限元法(1)结构离散(2)单元分析1)位移函数与形函数矩阵2)单元刚度矩阵3)等效节点载荷的移置计算(3)整体分析，建立整体刚度方程1)整体刚度矩阵2)整体刚度矩阵的性质(4)边界条件的处理三、有限元分析求解与常用软件1畅分析求解(1)有限元前处理(2)有限元计算(3)有限元后处理2畅常用软件简介(1)有限元计算程序(2)有限元法的应用第四章 CAD/CAM和先进制造技术第一节二十一世纪制造业的特点一、概述二、主要关键技术三、先进制造技术的发展趋势第二节CAD/CAM技术一、CAD/ CAM的发展二、CAD/ CAM系统体系结构第三节几何建模和计算机辅助造型一、图形变换原理二、几何建模三、计算机辅助造型设计的特点和应用第四节工程数据库一、工程数据分析和数据模型二、工程数据库第五节数控编程一、概述二、APT语言简介1畅APT语言的基本语法组成2畅几何元素定义语句3畅机床语句4畅刀具语句5畅允差语句6畅运动语句7畅后置处理语句8畅其他语句三、编制NC源程序实例四、数控技术在生产过程中的应用1畅在压力加工技术方面的应用2畅在焊接方面的应用3畅在自动绘图方面的应用4畅在质量控制和检验方面的应用5畅在电子工业中的应用第六节计算机辅助工艺过程一、基本概念 二、CAPP的组成和基本内容 三、变异型CAPP系统1畅成组技术2畅变异型CAPP的基本构成四、创成型CAPP系统1畅基本原理和系统构成 2畅工艺决策3畅设计和工作过程五、综合型CAPP系统 六、智能型CAPP系统第七节 并行工程（CE ）一、基本概念二、面向并行工程的产品建模 三、任务分析及过程重构四、人员重组（组织模型） 五、资源重组（资源模型） 六、并行产品开发集成框架考试大纲第一章机械工程控制基础第一节绪 论一、机械工程控制论的研究对象控制论及机械工程控制论研究的对象及要解决的问题二、机械工程系统中的信息传递、反馈以及反馈控制信息及信息的传递，系统及控制系统，反馈及反馈控制系统以及 对控制系统的基本要求三、机械工程控制的应用举例第二节拉普拉斯变换的数学方法一、复数和复变函数的概念二、拉氏变换和拉氏反变换的定义1畅拉氏变换的定义2畅拉氏反变换的定义三、典型时间函数的拉氏变换四、拉氏变换的重要性质线性性质，实数域的位移定理（延时定理），复数域的位移定理， 微分定理，积分定理，初值定理，终值定理第八节 虚拟制造（VMS）基本概念VMS的基本构成VMS的功能四、VMS的开发环境 五、VMS的关键技术第九节网络化制造一、网络化制造的基本概念二、网络化制造的特点三、网络化制造逻辑体系结构四、集中分布式模式下的企业新式产品开发技术体系 五、集中分布式模式下的企业新式商务运行模式 六、网络化制造的关键技术第十节面向环境的设计制造一、绿色制造1畅绿色设计2畅绿色材料3畅绿色工艺规划技术4畅绿色包装5畅绿色制造系统二、精良生产1畅精良生产的特征2畅精良生产模式第五章机电一体化技术第一节概 论一、机电一体化技术的基本概念1畅机电一体化的发展史2畅机电一体化的内涵二、机电一体化的技术体系1畅机电一体化的相关学科2畅机电一体化技术的相关技术第二节控制电机一、概述二、直流伺服电机1畅结构及分类2畅运行性能(1)静态特性(2)动态特性3畅直流伺服电机的典型应用三、交流伺服电机1畅工作原理(1)幅值控制(2)相位控制(3 )幅值-相位控制2畅运行性能(1)静态特性(2)动态特性四、步进电机1畅工作原理(1)反应式步进电机(2)永磁式步进电机(3)混合式步进电机2畅主要性能(1)静态特性(2)动态特性3畅应用范围五、直线伺服电机1畅直线电机工作原理、分类、特点和应用(1)工作原理分类(3)直线电机进给系统的特点(4)直线电机的应用2畅永磁同步交流直线电机(1)基本原理(2)永磁同步交流直线电机伺服系统的构成(3)定位力分析六、直流直线电机1畅动圈式直流直线电机(1)工作原理及结构特点(2)主要性能要求2畅动铁式直流直线电机(1)开关电磁铁(2)比例电磁铁(3)力矩电机第三节传感器及机械量检测一、传感器的分类二、传感器的工作原理1畅可变电阻型2畅电容型3畅电感型4畅力-电荷转换型5畅磁-电转换型6畅光-电转换型三、传感器的性能要求1畅静态性能(1)静态标定(2)零漂和灵敏度漂移(3)线性度(4)滞环(5 )死区和分辨率(6)测量范围2畅动态性能(1)比例系统(2) 一阶系统(3)二阶系统四、机械量的检测1畅位移传感器(1)电位差计式位移传感器(2)差动变压器(3)磁尺(4)感应同步器(5)光栅尺(6)光电编码器2畅压力传感器3畅转速传感器4畅加速度传感器第四节电液控制机构一、概述1畅电液控制机构的特点2畅液压传动系统(1)液压泵、液压马达、液压缸的工作原理(2)各类液压阀工作原理简述(3)液压传动系统的组成二、电液控制阀1畅电液控制阀的性能要求(1)静态性能(2)动态性能2畅电液比例阀3畅电液伺服阀(1)喷嘴挡板阀(2)射流管阀(3)滑阀(4)力反馈喷嘴挡板滑阀式电液伺服阀三、电液控制系统第五节计算机数控装置一、数控系统的工作原理和组成1畅数控设备2畅数控机床(1)数控系统(2)机床二、计算机数控装置1畅组成和工作过程2畅功能和特点(1)功能(2)特点3畅硬件结构(1)硬件组成(2)硬件体系结构4畅软件结构(1)软硬件功能分工(2)软件组成(3)软件系统特点(4)软件结构模式三、计算机数控系统1畅工作原理、构成和发展2畅分类(1)按微型计算机与数控系统的配合分类(2)按采用的操作系统分类(3)按采用的计算机数控系统的控制模式分类3畅嵌入式计算机数控系统4畅典型计算机数控系统举例四、可编程逻辑控制器第六章机车车辆动力学第一节总 论一、机车车辆动力学及研究对象二、车辆动力学模型三、车辆动力学性能的主要指标1畅Sperling平稳性指标2畅蛇行运动的稳定性3畅脱轨的稳定性4畅车辆倾覆稳定性四、轨道不平顺1畅轨道不平顺的几何描述2畅轨道不平顺类型五、轮轨接触关系的几个常用参数1畅车轮踏面斜度和等效斜度2畅轮对重力刚度3畅轮对重力角刚度H-第一”轮轨滚动接触理论、Hertz接触理论的应用 二、轮轨滚动接触面间的蠕滑作用 1畅蠕滑率2畅蠕滑力和蠕滑系数 三、Kalker线性理论 四、非线性蠕滑力的近似算法第三节车辆的蛇行运动稳定性一、蛇行运动及其稳定性的概念二、自由轮对的蛇行运动方程三、轮对弹性定位转向架的蛇行运动方程四、极限环的应用第四节车辆的随机振动一、具有一个自由度模型的响应二、参数对车辆动力学性能的影响第五节车辆的曲线通过一、自由轮对的稳态曲线通过1畅自由轮对的纯滚线2畅作用在轮对上的蠕滑力二、线性系统车辆的稳态曲线通过1畅曲线上作用在车辆上的力2畅运动方程三、径向转向架第六节列车运行时的纵向作用力一、缓冲器的特性二、列车在稳态运行时的纵向作用力三、调车时车辆冲击引起的纵向作用力第七节铁道车辆动力学的数值方法一、数值方法二、车辆系统中的非线性特征三、车辆动力学数值仿真第八节车辆动力学的控制一、动力学性能的主动和半主动控制二、摆式列车三、半主动悬挂的工作原理第七章汽车动力学第一节绪 论一、汽车动力学的研究内容 二、汽车动力学的研究方法第二节直线行驶汽车的驱动力与行驶阻力一、驱动力和附着力二、汽车的行驶阻力1畅滚动阻力2畅空气阻力3畅汽车质量换算系数三、汽车的驱动与附着条件1畅汽车的驱动条件2畅汽车的附着条件3畅汽车受力图第三节汽车转向一、汽车转向的主要研究内容二、汽车转向系统的数学模型三、汽车转向系统的稳态转向特性 四、汽车转向系统的瞬态响应特性五、侧风作用时的转向特性六、轮胎的侧偏特性及主要影响因素1畅轮胎坐标系2畅侧偏现象3畅轮胎侧偏特性4畅主要影响因素第四节汽车前轴和转向轮系的振动一、前轴和转向轮组成的振动系统1畅系统的组成及其在分析中的简化2畅前轴绕汽车纵轴振动3畅转向轮和转向机构及拉杆组成的绕主销摆动的振动系统 二、外界激振力对振动系统的干扰1畅周期变化的激振力的干扰2畅偶然和单次性激励的影响三、前轴和车轮振动的耦合作用分析1畅数学模型的建立2畅数学模型的求解五、拉氏反变换的数学方法1畅采用部分分式法对无重极点和有重极点的象函数求出原函数2畅对一些简单的象函数利用对照表求出原函数六、用拉氏变换解常微分方程第三节机械工程系统的数学模型一、概述1畅系统数学模型的概念2畅线性系统和非线性系统 (1)线性系统具有的重要特性(2)对非线性系统处理的方法二、系统微分方程的建立1畅机械系统(1)应用达朗贝尔原理建立机械系统的数学模型(2)会选取系统中间变量建立多自由度系统的数学模型 (3 )等效转动惯量、等效阻尼系数和等效输出扭矩等概念2畅电网络系统应用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律建立电网络系统的数学模型3畅微分方程的增量化表示方法 三、传递函数1畅传递函数的基本概念传递函数的定义及主要特点2畅传递函数的零点和极点3畅传递函数的典型环节四、方块图及动态系统的构成1畅方块图2畅动态系统的构成(1)串联连接第五节汽车承载系统的振动一、汽车承载系统振动的研究内容及方法二、路面谱路面不平度的功率谱三、车身及车轮的垂向振动（单质量系统的振动） 四、承载系统振动数学模型的建模及求解1畅有限元法2畅组合结构分析法3畅集中质量法第六节汽车制动系统动力学一、制动系统的评价指标二、制动距离的计算和制动减速度的分析 三、制动时汽车的方向稳定性1畅汽车的制动跑偏2畅制动时后轴侧滑和前轴转向能力丧失 四、制动率、附着系数利用率、品质系数 五、制动力分配1畅理想制动力分配 2畅具有固定比值的前、后制动器制动力同步附着系数 3畅汽车载荷对制动力分配的影响六、制动防抱系统1畅制动防抱装置（ABS）的构成2畅ABS中的调节过程(2)并联连接(3)反馈连接反馈传递函数、开环传递函数、误差传递函数、前向传递函数和 闭环传递函数的含义五、方块图的简化规则六、画系统方块图及求传递函数的步骤第四节控制系统的时域分析一、时间响应1畅时间响应的概念(1)时间响应的含义(2)瞬态响应和稳态响应的含义2畅脉冲响应函数(权函数)脉冲响应函数的含义及其与系统传递函数之间的关系二、一阶系统的时间响应1畅一阶系统的数学模型2畅一阶系统的单位阶跃响应时间常数与系统动态品质的关系三、二阶系统的时间响应1畅二阶系统的数学模型2畅二阶系统的单位阶跃响应(1)二阶系统的特征方程和特征根(2)欠阻尼下的单位阶跃响应(3)临界阻尼下的单位阶跃响应(4)过阻尼下的单位阶跃响应四、三阶和高阶系统的时间响应主导极点的概念及其对系统动态性能的关系五、瞬态响应的性能指标1畅瞬态响应的性能指标系统瞬态响应的假设条件及其常用瞬态响应性能指标的定义2畅二阶系统的瞬态响应指标(1)二阶系统瞬态响应的五个性能指标(2)二阶系统中阻尼比、阻尼自然频率与各性能指标的关系 六、系统误差分析1畅误差和稳态误差的概念2畅系统的类型影响稳态误差的因素3畅静态误差系数和稳态误差 (1)静态位置误差系数位置误差及静态位置误差系数的定义，不同系统类型下静态位置误差系数和位置误差的计算(2)静态速度误差系数速度误差及静态速度误差系数的定义，不同系统类型下速度误差 的计算(3)静态加速度误差系数加速度误差及静态加速度误差系数的定义，不同系统类型下加速 度误差的计算4畅扰动作用下的稳态误差系统的总误差，扰动信号作用下的稳态误差计算，减少扰动信号 作用下稳态误差的方法。第五节系统的频率特性一、频率特性1畅频率特性的概念(1)频率响应的定义及幅频特性、相频特性的概念(2)系统的频率特性与系统传递函数之间的关系2畅频率特性的特点3畅机械系统的动刚度的概念4畅频率特性的表示方法二、频率特性的对数坐标图(伯德图)1畅对数坐标图的组成及优点2畅各种典型环节的伯德图(1)比例环节的伯德图(2)积分环节的伯德图(3)微分环节的伯德图(4) 一阶惯性环节的伯德图转角频率的概念，一阶惯性环节幅频和相频曲线，幅频曲线的近 似作图方法，渐近线的转角频率处的误差值(5) 一阶微分环节的伯德图幅频和相频曲线，幅频曲线的近似作图方法(6)振荡环节的伯德图幅频和相频曲线，幅频曲线的近似作图方法(7)二阶微分环节的伯德图幅频和相频曲线，幅频曲线的近似作图方法3畅绘制系统伯德图的一般步骤三、频率特性的极坐标图(奈奎斯特图)1畅极坐标图的画法及其优点2畅各种典型环节的极坐标图(1)比例环节的极坐标图(2)积分环节的极坐标图(3)微分环节的极坐标图(4)惯性环节的极坐标图(5) 一阶微分环节的极坐标图(6)振荡环节的极坐标图(7)二阶微分环节的极坐标图3畅系统极坐标图的一般画法(1)极坐标图的起点与系统型次的关系(2)极坐标图的终点与系统分母和分子的阶次关系(3)极坐标图起始点的渐近线画法四、最小相位系统的概念最小相位系统和非最小相位系统的定义五、频域性能指标(1)谐振峰值及谐振频率的定义(2)截止频率和频宽的定义第六节系统的稳定性一、稳定性1畅稳定性的概念 2畅判别系统稳定性的基本准则二、劳斯-赫尔维茨稳定性判据劳斯稳定性判别方法及几种特殊情况的处理办法三、奈奎斯特稳定性判据1畅闭环特征方程极点与开环传递函数的关系，闭环特征方程的 零点、极点间的关系2畅幅角原理3畅用奈奎斯特判据判别各种系统稳定性的方法以及特殊点 计算四、系统的相对稳定性相位裕量和幅值裕量的定义及其表示方法第七节机械工程控制系统的校正和设计-、控制系统的性能指标及校正方式1畅系统的时域和频域性能要求(1)时域性能指标和频域性能指标的含义及通常采用的性能 指标(2)频率特性曲线中，不同频率段的特性与系统性能的关系 6 2畅实现校正的各种方式及其特点二、控制系统的串联校正1畅控制系统的增益校正原理及特点2畅相位超前校正的原理及特点3畅相位滞后校正的原理及特点4畅相位滞后-超前校正的原理及特点三、反馈和顺馈校正1畅反馈校正(1)反馈校正的特点(2)采用反馈校正改变系统的型次、时间常数和系统阻尼比时， 对系统的稳定性和系统的响应的影响2畅顺馈校正 (1)顺馈校正的特点及实现方法(2)按输入校正实现补偿的原理(3)按扰动校正消除扰动影响的原理第八节离散控制系统一、离散控制系统概述1畅离散系统的含义2畅取样过程及取样定理模/数(A/D)转换装置，整量化的概念,香农取样定理及其含义，保持器的含义及特点、z变换与z反变换1畅Z变换的作用、定义和性质2畅z平面与s平面的映射3畅z反身奂(1)直接法(2)部分分式法4畅z变换表的应用三、线性定常离散系统的差分方程1畅系统差分方程式的建立(1)由系统的脉冲响应函数建立系统的差分方程(2)差分方程的求解迭代法解差分方程，用z变换法解差分方程2畅离散系统的z传递函数及其z域分析(1)离散系统z传递函数的定义(2)求离散系统的z传递函数(3)离散系统的z域分析离散系统的判稳方法，离散系统的极点位置和系统瞬态响应，离 散系统的稳态误差计算以及系统类型、输入信号形式对稳态误差的 影响(4)离散系统的综合(校正)离散系统校正的原理及计算，离散系统的最少拍综合的原理及 计算第二章机械动力学基础第一节绪 论一、机械动力学的研究内容1畅机械动力学的正问题2畅机械动力学的第一类逆问题3畅机械动力学的第二类逆问题 二、工程中的机械动力学问题 三、机械动力学的研究方法 1畅结构动态分析2畅动态实验