一、考试科目
809机械设计与控制理论基础
二、考试形式
闭卷考试,3小时,满分150分
三、考试内容范围
本考试科目考试内容范围涵盖机械原理与设计、控制理论基础课程的基本内容,各占75分。机械原理与设计:
(一)机构组成和自由度计算:运动副及其分类,机构运动简图绘制,平面机构自由度计算、机构具有确定相对运动的条件。
(二)连杆机构:平面连杆机构基本型式及其演化,急回运动、死点位置、压力角和传动角的特性、曲柄存在条件,刚体导引、轨迹生成、函数生成等机构设计方法,速度瞬心法及其在机构速度分析中的应用。
(三)凸轮机构:基本型式,常用从动件运动规律,按给定运动规律求解凸轮轮廓线的方法(图解法或解析法均可),凸轮机构参数设计。
(四)齿轮机构与传动:类型和特点,齿廓啮合基本定律,渐开线的形成、特性,渐开线齿廓的啮合特性,齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸,一对渐开线齿轮(直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮)、蜗轮蜗杆的啮合特性、正确啮合条件、连续传动条件、当量齿数等,渐开线齿廓的切制原理及根切现象,最少齿数和变位原理,斜齿圆柱齿轮机构传动的啮合特点,圆锥齿轮机构传动的啮合特点;定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算;齿轮传动失效形式,齿轮传动受力分析,直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动的强度计算。
(五)螺纹连接与键连接:螺纹的主要参数和类型,螺旋副的受力分析、效率和自锁,螺纹连接的预紧和防松,螺纹连接的强度计算,螺栓组连接的受力分析,键连接的特点和类型,键连接的强度计算。
(六)带传动和链传动:带传动的类型、工作原理,带传动的几何关系计算,受力分析和应力分析,带传动的失效形式和计算准则,带传动的主要参数、选择和设计计算;链传动的运动分析和力分析,滚子链的主要参数及其选择,链和链轮的结构,滚子链的失效形式及其计算。
(七)轴:分类,结构设计,初步强度计算和复合强度校验计算。
(八)滚动轴承和滑动轴承:滚动轴承主要类型和代号,载荷、应力分析、失效形式和承载能力(寿命)计算,滚动轴承组合的结构设计;滑动轴承主要类型、结构,摩擦状态,润滑方法,动压油膜形成原理和压力分布。控制理论基础:
(一)控制系统建模:运动方程,微分方程及线性化,传递函数,系统方块图,信号流图。
(二)控制系统频率特性:典型环节的频率特性(波德图、奈魁斯特图);系统频率特性的实验确定法;控制系统的频域法设计与校正;系统串联校正装置的设计(超前、滞后、滞后-超前);控制系统反馈校正分析。
(三)控制系统稳定性:基本概念,稳定的充分必要条件;劳斯—霍尔维茨稳定判据,奈魁斯特稳定性判据;系统稳定裕量。
(四)控制系统的瞬态响应:一阶系统、二阶系统和高阶系统的瞬态响应;具有零点的二阶系统的瞬态响应;瞬态响应时域指标;控制系统的误差分析;
(五)根轨迹法:根轨迹法基本概念,控制系统根轨迹绘制方法,控制系统的根轨迹分析。
(六)现代控制部分:系统的状态空间建模方法。
四、参考书目
(其他参考书目可自选,只要涵盖本大纲内容即可)
《机械原理(第三版)》,邹慧君、郭为忠主编,高教出版社,2016
《机械设计及理论》(机械设计部分),李柱国、许敏主编,科学出版社,2003
《控制理论基础(第三版)》,王显正等,科学出版社,2018
五、备注
考试需携带基本作图工具(如圆规、直尺、量角器等)、科学计算器。
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