2014年北京航空航天大学045117科学与技术教育考研大纲

　　942机械设计综合（2014版）
　　一、总体要求
　　1、《材料力学》要求对工程设计中有关构件的强度、刚度、稳定性等有明确的认识，掌握材料力学的基本概念、基本定律及必要的基础理论知识，并具备综合运用材料力学知识解决和分析实际问题的能力。
　　2、《机械设计基础》要求考生掌握通用机械零部件工作能力设计和结构设计的基本知识、基本理论与基本方法，具有运用基本知识、基本理论与基本方法解决实际问题的能力。
　　二、考试内容及范围
　　2.1材料力学（70％，105分）
　　1、绪论：了解材料力学的任务与研究对象及基本假设，杆件变形的基本形式，掌握内力，截面法，应力，应变，弹性模量，泊松比的概念，掌握剪应力互等定理，胡克定律，剪切虎克定律。
　　2、轴向拉压应力与材料的力学性能：掌握拉压杆横截面与斜截面上的轴力与应力计算；掌握圣维南原理，掌握拉压杆的强度条件，材料在常温、静荷下的拉、压力学性能；了解应力集中的概念。
　　3、轴向拉压变形：掌握拉压杆的变形与叠加原理，桁架的节点位移；掌握拉压与剪切应变能概念；会求解简单拉压静不定问题；了解热应力和初应力概念。
　　4、扭转：掌握圆截面轴的扭转剪应力计算；掌握极惯性矩与抗扭截面模量，扭转强度条件，圆轴扭转变形，扭转刚度条件；会求解简单扭转静不定问题；了解非圆截面的扭转。
　　5、弯曲内力：掌握平面弯曲内力概念；能够计算较复杂受载下的内力，会利用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系画内力图。
　　6、弯曲应力：掌握弯曲正应力公式及其推导，弯矩和挠度曲线曲率半径的关系，抗弯截面模量，抗弯刚度。掌握梁的强度计算过程。了解弯曲剪应力、提高梁弯曲强度的一些措施。
　　7、弯曲变形：掌握挠度和转角的概念、计算梁的挠度和转角的积分法、叠加法。理解挠曲线的近似微分方程的推导过程，掌握梁的刚度条件，简单超静定梁的解法。
　　8、应力、应变状态分析:理解平面应力状态下的应力、应变分析，掌握主应力和主平面的概念，掌握平面应力状态分析的解析法和图解法。掌握广义虎克定律；掌握Ｅ、Ｇ、m关系。
　　9、复杂应力状态下的强度问题：掌握强度理论概念；掌握常用的四个强度理论；了解强度理论的应用；掌握弯扭组合时的应力和强度计算弯扭拉(压)组合时的应力和强度计算。
　　10、压杆的稳定性：理解弹性平衡稳定性的概念。掌握细长杆临界载荷的欧拉公式；掌握压杆稳定性校核；了解提高压杆稳定性的措施。
　　11、疲劳与断裂：掌握交变应力与疲劳破坏、应力比、S-N曲线、持久极限的概念，了解提高疲劳强度的主要措施。
　　12、应力分析的实验方法：了解常用实验应力分析方法（电测和光弹）的原理和方法。
　　2.2机械设计基础（机设30％，45分）
　　1.掌握轴的类型、失效形式及设计要求；了解轴的常用材料、结构设计应考虑的问题和提高轴强度的措施；掌握轴的受力分析方法并可利用相当弯矩法进行轴的强度计算以及刚度计算；能够根据各种具体应用场合进行轴的结构设计。
　　2.了解齿轮传动机构的特点、应用及类型；了解齿轮传动五种失效形式的特点、形成机理及预防或减轻损伤的措施；熟练掌握齿轮传动的受力分析；理解载荷系数的意义及影响因素；掌握直齿、斜齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算的基本理论、公式中各参数和系数的意义及确定方法。
　　3.了解摩擦的种类及其性质；了解滑动轴承的类型和结构特点；熟练掌握非流体摩擦滑动轴承的设计方法。
　　4.了解螺纹联接的主要类型、预紧与防松的原理及方法；掌握螺纹联接的失效形式、松螺栓联接、受横向载荷紧螺栓联接、受轴向载荷紧螺栓联接的受力分析、强度计算的理论与方法；了解提高螺纹联接强度的措施。
　　5.了解键联接、花键联接、无键联接、销联接的主要类型、原理及方法；掌握键联接、花键联接的失效形式与强度计算方法。
　　6.了解滚动轴承的类型、结构和特点；明确其代号的意义和选用原则；掌握滚动轴承的失效形式及基本额定寿命、基本额定动载荷、基本额定静载荷、极限转速、当量动载荷等概念；掌握角接触轴承轴向力的计算方法；掌握滚动轴承寿命计算的基本理论和计算方法；能进行滚动轴承组合结构设计。
　　三、考试题型
　　1.基本概念题：包括填空题、单项选择题、问答。
　　2.分析和计算题。
　　四、主要参考书
　　1、单辉祖编，面向21世纪课程教材《材料力学》Ⅰ、Ⅱ（2004年第二版），高等教育出版社。
　　2、吴瑞祥主编，《机械设计基础》下册（2007年第二版），北京航空航天大学出版社。
　　951力学基础考试大纲(2014版)
　　注意：总分150分，理论力学部分占40%，材料力学部分占60%。
　　第一部分理论力学大纲
　　静力学
　　1、几何静力学（第1－3章）
　　基本内容：静力学的基本公理，受力分析，力系简化的基本方法和有关力学量的基本计算，平衡方程的建立与求解，摩擦（滑动摩擦和滚动摩擦）问题，桁架内力的计算，平衡结构的静定性问题。
　　基本要求：深入理解静力学中有关的公理，熟练掌握刚体（刚体系）的受力分析，力系简化的基本方法和有关基本概念和基本量的计算，能够确定给定力系作用下独立平衡方程的数目，能够用定性和定量的方法研究刚体（刚体系）的平衡问题。能够分析研究考虑摩擦时刚体或刚体系的平衡问题以及平面桁架的内力计算问题。
　　2、分析静力学（第4章）
　　基本内容：各种力（重力、弹性力、有势力、摩擦力、合力、等效力系）的功，约束及其分类、广义坐标和自由度、虚位移与虚功、理想约束、虚位移原理及其应用、有势力作用下质点系平衡位置的稳定性。
　　基本要求：熟练计算各种力的功，能够确定系统的约束类型，确定系统的自由度和广义坐标，理解虚位移的基本概念，会判断约束是否是理想约束；能够熟练应用虚位移原理求解质点系平衡问题；会判断有势力作用下质点系平衡位置的稳定性。
　　动力学
　　1、质点动力学（第五章）
　　基本内容：质点的运动方程、速度、加速度的各种表示方法（矢量法、直角坐标法、自然坐标法）以及有关基本量的计算，质点运动微分方程，点的复合运动（三种运动分析、速度合成定理和加速度合成定理），质点相对运动动力学基本方程。
　　基本要求：熟练掌握质点运动方程、速度和加速度的各种表示方法和有关基本量的计算，能够熟练建立质点运动微分方程，对于简单的运动微分方程能够求解。熟练应用点的复合运动的基本理论与方法研究点的复合运动（速度和加速度）问题，能够在非惯性参考系下建立质点相对运动动力学基本方程，具有对质点的运动学和动力学问题进行定性和定量分析的初步能力。
　　2、质点系动力学（第六章）
　　基本内容：质点系的动量定理、变质量质点动力学方程、动量矩定理（包括对固定点、动点和质心的动量矩定理）、动能定理及其有关基本量的计算。
　　基本要求：熟练应用上述三个定理研究质点系的动力学问题，包括建立动力学方程，对简单的动力学方程能够求解，能够对质点系的动力学问题作初步的定性和定量分析。
　　3、刚体动力学（一）（第七章）
　　基本内容：（1）平面运动刚体的运动学，包括刚体的运动方程、刚体的角速度和角加速度，刚体上点的速度和加速度的几种基本计算方法（基点法、投影法和瞬心法）。（2）平面运动刚体的动力学，包括刚体定轴转动和平面运动以及碰撞问题。
　　基本要求：熟练掌握研究刚体平面运动的基本方法，能建立其运动方程，求解平面运动刚体的角速度和角加速度，求解平面运动刚体上点的速度和加速度。能够建立定轴转动刚体和平面运动刚体的运动微分方程，对于简单的方程能够求解。能够应用动力学普遍定理研究刚体系平面运动的动力学问题（包括碰撞问题）。
　　4、动静法（第八章）
　　基本内容：惯性力，惯性积与惯量主轴，质点和质点系的达朗贝尔原理，刚体惯性力系的简化，定轴转动刚体轴承动反力，静平衡和动平衡。
　　基本要求：掌握惯性力的概念和惯性力系简化的基本方法，能够应用动静法研究质点和刚体或刚体系的动力学问题。掌握与静平衡和动平衡有关的基本概念，能够判断动平衡和静平衡。
　　5、拉格朗日方程（第九章）
　　基本内容：动力学普遍定理，第二类拉格朗日方程，拉格朗日方程的首次积分（广义动量积分和广义能量积分），第一类拉格朗日方程。
　　基本要求：了解动力学普遍方程的基本原理，能应用该方程求解有关的动力学问题；了解拉格朗日方程建立的基本方法，能熟练应用拉格朗日方程建立质点系的动力学方程；掌握拉格朗日方程首次积分的有关基本概念和基本方法，能求拉格朗日方程的首次积分。了解第一类拉格朗日方程。
　　6、刚体动力学（二）（第十章）
　　基本内容：刚体定点运动的运动方程、欧拉角、有限位移和无限小位移，位移定理，定点运动刚体的角速度和角加速度，刚体上点的速度和加速度，定点运动刚体的动量矩，欧拉动力学方程，陀螺近似理论，一般运动刚体的运动方程，一般运动刚体上点的速度和加速度，刚体一般运动动力学方程。
　　基本要求：掌握定点运动刚体运动方程的表示方法，了解位移定理，能熟练计算定点运动刚体的角速度和角加速度及其刚体上点的速度和加速度，能计算定点运动刚体的动量矩，了解欧拉动力学方程，能应用陀螺近似理论研究有关的动力学问题，了解刚体一般运动的运动方程的表示方法、一般运动刚体上点的速度和加速度的计算方法和刚体一般运动动力学方程建立方法。
　　7、机械振动基础（第十一章）
　　基本内容：单自由度系统的自由振动、阻尼振动和强迫振动，二自由度系统的自由振动和强迫振动，弹性体（弦）的振动，非线性振动概念。
　　基本要求：掌握单自由度系统振动的有关概念、基本方法和有关基本量的计算，能建立单自由度系统振动的运动微分方程，对简单的方程能够求解，了解二自由度系统振动的基本概念和基本方法，了解弦振动和非线性振动的有关概念和现象。
　　第二部分材料力学大纲
　　材料力学是高等工科学校航空、机械、土木等本科专业的技术基础课。内容包括：基本概念、轴向拉压应力与材料的力学性能、轴向拉压变形、扭转、弯曲应力、弯曲变形、应力、应变分析、复杂应力状态强度问题、压杆稳定问题、能量法、静不定问题分析、疲劳基本概念等。
　　1．绪论
　　材料力学的任务与研究对象材料力学的基本假设。
　　内力截面法应力概念应变概念切应力互等定理胡克定律剪切虎克定律弹性模量与泊松比。
　　2．轴向拉压应力与材料的力学性能
　　拉压杆横截面与斜截面上的应力圣维南原理拉压杆的强度条件。
　　材料（低碳钢与铸铁）在常温、静荷下的拉、压力学性能
　　3.拉压杆的变形
　　拉压杆的变形与叠加原理桁架的节点位移简单拉压静不定问题简单装配应力与热应力
　　4．扭转
　　圆管扭转剪应力薄壁圆管扭转剪应力极惯性矩与抗扭截面模量扭转强度条件。
　　圆轴扭转变形扭转刚度条件简单扭转静不定问题。
　　闭口薄壁杆的自由扭转
　　5.附录截面几何性质
　　静矩惯性矩惯性半径主形心轴和主形心惯性矩简单截面惯性矩计算移轴公式组合截面的惯性矩计算。
　　6．弯曲应力
　　梁的计算简图剪力、弯矩方程和剪力、弯矩图剪力、弯矩与载荷集度间的微分关系及其应用刚架和圆弧曲杆的内力图。
　　对称截面梁的弯曲正应力弯曲强度条件
　　7．弯曲变形
　　梁的挠度与转角挠曲轴近似微分方程计算梁变形的叠加法简单静不定梁梁的刚度条件与合理刚度设计。
　　8．应力状态分析
　　应力状态平面应力状态下应力、应变分析应力圆应力与应变转轴公式主应力和主平面概念三向应力状态下的最大应力广义虎克定律Ｅ、Ｇ、关系。
　　9．复杂应力状态下的强度问题
　　强度理论概念常用的四个强度理论强度理论的应用弯扭拉(压)组合时的应力和强度计算薄壁圆筒强度计算。
　　10．能量法
　　外力功与应变能的一般表达式功的互等定理位移互等定理卡氏第二定理单位载荷法冲击应力和位移。
　　11．静不定问题分析
　　用力法分析静不定问题(内静不定问题和外静不定问题)对称与反对称静不定问题分析。
　　12．压杆稳定问题
　　压杆稳定性概念两端铰支细长压杆临界载荷的欧拉公式两端非铰支细长压杆的临界载荷长度系数与柔度欧拉公式的应用范围中柔度杆临界应力的经验公式临界应力总图压杆稳定性计算(与强度问题结合)。
　　13．疲劳强度问题概念
　　交变应力与疲劳破坏应力比S-N曲线持久极限及其影响因素。
　　971机械工程专业综合考试大纲（2014版）
　　一、考试组成
　　971机械工程专业综合试卷共分四部分：1）理论力学（动力学）；2）机械原理；3）机械设计；4）自动控制原理，各部分满分均为50分。1）、2）部分为必答部分，3）、4）部分为选答部分，考生二选一作答。
　　二、理论力学（动力学）部分的考试大纲
　　（一）主要内容及基本要求
　　1.质点动力学
　　⑴质点运动学（在直角坐标系和自然轴系下描述、点的复合运动）
　　⑵质点动力学方程（在惯性系和非惯性系中表示）、
　　⑶点的复合运动
　　初步掌握上述内容的概念、分析的基本方法和思路。
　　2.质点系动力学
　　⑴动量定理
　　⑵变质量质点动力学基本方程
　　⑶对定点和动点的动量矩定理
　　⑷动能定理
　　掌握上述内容的定理、基本方程，特别是各种问题的分析方法。
　　3.刚体动力学I、动静法
　　⑴刚体平面运动的运动学和动力学
　　⑵达朗贝尔原理（惯性力的简化、动静法、动平衡与静平衡）
　　4.刚体动力学II、拉格朗日方程
　　⑴拉格朗日方程
　　⑵动力学普遍方程
　　⑶动力学II（刚体的定点运动与一般运动的运动学与动力学）
　　5.振动基础
　　⑴单自由度系统的振动
　　在掌握必要的基础知识外，重点是能够有建立力学、数学模型及提出问题和分析解决问题的能力，掌握定性分析和定量分析的方法。
　　三、机械原理部分的考试大纲
　　（一）主要内容及基本要求
　　1.机构的组成原理
　　1.1机构的组成及机构运动简图
　　1.2平面机构的自由度
　　了解机构的组成要素，掌握机构运动简图的绘制方法。熟练掌握平面机构的自由度计算及其自由度计算时应注意的事项，清楚运动链成为机构的条件。
　　2.连杆机构分析与设计
　　2.1平面连杆机构的类型、特点与应用
　　2.2平面连杆机构的工作特性
　　2.3平面连杆机构的运动分析
　　2.4平面连杆机构的设计
　　熟练掌握平面连杆机构的工作特性（曲柄存在条件、急回特性、死点位置、传力特性等），会运用图解法和解析法进行机构的运动分析。熟练掌握各种连杆机构（刚体导引机构、急回机构等）的设计。
　　3.凸轮机构
　　3.1凸轮机构的应用与类型
　　3.2从动件运动规律及其选择
　　3.3图解法设计凸轮廓线
　　3.4解析法设计凸轮廓线
　　3.5凸轮机构基本尺寸的确定
　　了解凸轮机构的组成和类型，了解从动件常用的运动规律的特性和应用场合，会运用反转法设计凸轮的轮廓曲线。了解凸轮机构的基本尺寸的确定要求。
　　4.齿轮机构及其设计
　　4.1齿轮机构的类型及特点
　　4.2齿廓啮合基本定律及渐开线齿廓
　　4.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸
　　4.4渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动
　　4.6渐开线齿廓的切削加工
　　重点熟练掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算和渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动（正确啮合条件、标准中心矩、实际中心矩、连续传动条件等）。了解渐开线齿轮的加工原理和传动的特点。5.轮系
　　5.1轮系的组成及其分类
　　5.2轮系的传动比计算
　　能熟练计算出混合轮系的传动比。
　　6.机械系统动力学基础
　　9.1机械系统动力学问题概述
　　9.2机械系统的等效动力学模型
　　9.3机械真实运动的求解
　　9.4机械速度波动的调节
　　熟练掌握机械的等效动力学建立方法，会运用图解计算法求解等效力矩为机构位置函数时的机械真实运动，掌握机构速度波动的调节方法。
　　四、机械设计部分的考试大纲
　　（一）主要内容及基本要求
　　1.1）机械设计的基本原则和设计程序；
　　2）机械零件的设计要求和步骤；
　　3）机械设计中的强度设计；
　　4）机械设计中的摩擦学设计。
　　2.轴
　　1）轴的功用及分类；
　　2）轴的材料及其选择；
　　3）轴的结构设计；提高轴的强、刚度措施；
　　4）轴的强度计算；
　　5）轴的刚度计算及振动稳定性计算简介。
　　3.齿轮传动
　　1）齿轮传动的类型、特点及应用；
　　2）渐开线齿轮传动的主要参数和几何计算；
　　3）齿轮传动的精度等级及其选择；
　　4）齿轮传动的失效形式、计算准则及防止失效措施；
　　5）齿轮材料及其选择，齿轮材料的热处理；
　　6）直齿圆柱齿轮传动计算：受力分析、计算载荷、齿根弯曲疲劳强度计算、轮齿表面接触疲劳强度计算；
　　7）斜齿圆柱齿轮传动特点、受力分析及强度计算特点；
　　8）直齿圆锥齿轮传动特点，受力分析及强度计算特点；
　　9）直齿轮、斜齿轮及圆锥齿轮传动的参数选择；
　　10）齿轮的结构及画法。
　　4.蜗杆传动
　　1）蜗杆传动的类型、特点和应用；
　　2）蜗杆传动的运动关系、啮合特点和主要参数；
　　3）蜗杆和蜗轮材料的选择；
　　4）蜗杆传动的受力分析、失效形式和计算准则；
　　5）蜗杆传动的计算：齿根弯曲疲劳强度计算、齿面接触疲劳强度计算、主要几何尺寸计算；
　　6）蜗杆传动的润滑、效率及热平衡计算；
　　7）蜗杆、蜗轮的结构及画法；
　　5.带传动
　　1）带传动的工作原理，主要类型，特点及应用；
　　2）带传动的受力分析；
　　3）弹性滑动概念及带传动的传动比；
　　4）带传动的应力分析；
　　5）带传动的失效形式和计算准则；
　　6）单根三角带所能传递的功率和三角带传动的设计计算；
　　7）带轮的材料、结构和尺寸；
　　8）带传动作用在轴上的载荷；
　　9）张紧装置简介。
　　6.滑动轴承
　　1）滑动轴承的主要类型及特点；
　　2）轴承材料及轴瓦结构；
　　3）润滑材料和润滑方法；
　　4）非液体摩擦滑动轴承的计算；
　　5）液体动压润滑的基本方程式。
　　7.螺纹联接
　　1）螺纹主要参数，常用的标准螺纹；
　　2）螺旋副中力的关系、效率和自锁；
　　3）搬手力矩和预紧力；
　　4）螺纹联接的主要类型、紧固件及画法；
　　5）螺纹联接的防松原理和防松措施；
　　6）螺纹联接的失效形式和计算准则；
　　7）单个螺栓联接的计算；
　　8）螺栓组的受力分析；
　　9）提高螺栓联接强度的措施。
　　8.轴类连接件
　　1)键联接的类型、结构、特点及应用；
　　2)平键联接的失效形式和强度计算；
　　3)花键联接的类型，工作特点及应用；
　　4）联轴器类型和选择
　　9.滚动轴承
　　1）滚动轴承的构造、特点、精度等级及常用代号；
　　2）滚动轴承的主要类型、特点、应用及画法；
　　3）滚动轴承所受载荷的种类、分布情况及变化特点；
　　4）滚动轴承的失效形式及计算准则；
　　5）滚动轴承的寿命计算和静强度计算；
　　6）滚动轴承的组合结构设计。
　　要求掌握的基本知识：机械零件的主要类型、性能、结构特点、应用、材料、标准。
　　掌握通用机械零件的工作原理及相关的基本理论与设计方法：机械设计的基本原则；机械零件工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等；机械零件工作能力计算准则，如强度计算、刚度计算、摩擦、磨损与润滑、寿命计算等；改善提高零部件工作能力的措施和方法，如改善载荷和应力分布的不均匀性，改善局部品质等。
　　要求掌握的基本技能：基本设计计算，结构设计技能。
　　五、自动控制原理部分的考试大纲
　　（一）主要内容及基本要求
　　1.控制系统的一般概念
　　⑴控制系统的任务
　　⑵控制系统基本方式
　　⑶控制系统性能要求
　　了解控制系统的一般概念，包括任务、要求和基本控制方式；了解对控制系统的性能要求，掌握分析控制系统的基本方法和思路。
　　2.控制系统的数学模型
　　⑴列写微分方程的一般方法
　　⑵传递函数
　　⑶动态结构图和典型环节
　　⑷结构图的等效变换
　　⑸系统传递函数
　　掌握控制系统的数学模型，包括微分方程、传递函数和动态结构图的建立方法。熟练掌握拉普拉斯变换及其基本法则。熟练掌握结构图的等效变换和梅逊公式；能够建立工程系统，特别是机电相结合控制系统的数学模型。掌握各种典型环节的数学表示，并了解其功能与作用。
　　3.时域分析法
　　⑴典型响应及性能指标
　　⑵一阶系统分析
　　⑶二阶系统分析
　　⑷系统稳定性分析
　　⑸系统稳态误差分析
　　掌握典型输入和典型响应的特性。熟练掌握一、二阶系统时域响应特性的分析方法。掌握系统稳定性的概念，会熟练运用代数稳定判据判断系统的稳定性。掌握误差及稳态误差的概念，学会分析典型输入信号作用下控制系统稳态误差的方法，熟练掌握计算系统在给定输入信号作用下的稳态误差的方法。
　　4.根轨迹
　　⑴根轨迹及根轨迹方程
　　⑵绘制根轨迹的基本规则
　　⑶闭环零、极点分布与系统阶跃响应的关系
　　⑷系统阶跃响应的根轨迹分析
　　理解根轨迹的定义，能够熟练运用绘制负反馈系统闭环根轨迹的十条法则绘制闭环系统的根轨迹。掌握闭环主导极点和偶极子的概念。会用根轨迹法分析系统的动态响应特性。了解用根轨迹法校正控制系统的方法。
　　5.频域分析法
　　⑴频率特性
　　⑵典型环节的频率特性
　　⑶系统开环频率特性
　　⑷奈奎斯特稳定判据和对数频率判据
　　⑸开环频率特性与系统阶跃响应的关系
　　掌握频率特性的基本概念，包括数学本质、物理意义和表示方法。掌握典型环节的频率特性；熟练掌握闭环系统开环频率特性曲线的绘制方法，包括乃奎斯特图和伯德图。掌握用乃奎斯特稳定判据判断系统稳定性的方法，掌握闭环系统稳定裕度的计算方法，掌握控制系统的三频段分析方法。
　　6.控制系统的校正
　　⑴系统的设计与校正问题
　　⑵串联校正
　　⑶反馈校正
　　⑷复合校正
　　了解控制系统设计与校正的基本问题，包括受控对象、性能指标、控制元件和控制对象；掌握系统校正的基本方法，包括串联校正、反馈校正和复合校正。会运用串联校正、反馈校正和复合校正方法对给定系统进行校正。

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