GATE机械工程大纲

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科目代码: ME

课程结构

课程大纲

A部分: 工程数学

单元1: 线性代数

• 矩阵代数
• 线性方程组
• 特征值和特征向量

单元2: 微积分

• 单变量函数 -

  • 极限

  • 连续性和可微性

  • 中值定理

  • 不定式

• 定积分和反常积分的计算

• 二重积分和三重积分

• 偏导数、全导数、泰勒级数（一元和二元），极值，傅里叶级数

• 梯度、散度和旋度，向量恒等式，方向导数，线积分、面积分和体积分，高斯、斯托克斯和格林定理的应用

单元3: 微分方程

• 一阶方程（线性与非线性）
• 常系数高阶线性微分方程
• 欧拉-柯西方程
• 初值问题和边值问题
• 拉普拉斯变换
• 热传导、波动和拉普拉斯方程的解

单元4: 复变函数

• 解析函数
• 柯西-黎曼方程
• 柯西积分定理和积分公式
• 泰勒级数和洛朗级数

单元5: 概率与统计

• 概率的定义，抽样定理，条件概率
• 平均数、中位数、众数和标准差
• 随机变量，二项分布、泊松分布和正态分布

单元6: 数值方法

• 线性与非线性代数方程的数值解
• 梯形法则和辛普森法则求积分
• 微分方程的单步法和多步法

B部分: 应用力学与设计

单元1: 工程力学

• 自由体图和平衡
• 桁架和框架
• 虚功原理
• 平面运动中质点和刚体的运动学和动力学
• 冲量和动量（线性与角动量）和能量公式
• 碰撞

单元2: 材料力学

• 应力和应变，弹性常数
• 泊松比
• 平面应力和平面应变的莫尔圆
• 薄壁圆筒
• 剪力和弯矩图
• 弯曲应力和剪应力
• 梁的挠度
• 圆轴的扭转
• 欧拉柱理论
• 能量法
• 热应力
• 应变片和花形应变片
• 万能试验机材料试验
• 硬度和冲击韧性的测试

单元3: 机械原理

• 平面机构的位移、速度和加速度分析
• 连杆机构的动力学分析
• 凸轮
• 齿轮和齿轮系
• 飞轮和调速器
• 往复运动和旋转质量的平衡
• 陀螺仪

单元4: 振动

• 单自由度系统的自由振动和受迫振动，阻尼的影响

• 隔振

• 共振

• 轴的临界转速

单元5: 机械设计

• 静载荷和动载荷设计

• 失效理论

• 疲劳强度和S-N曲线

• 机械零件设计原理，例如 -

  • 螺栓连接

  • 铆接

  • 焊接连接

• 轴、齿轮、滚动和滑动轴承、制动器和离合器、弹簧

C部分: 流体力学与热科学

单元1: 流体力学

• 流体性质 -
  • 流体静力学
  • 测压法
  • 浮力
  • 浸没物体上的力
  • 浮体的稳定性
• 质量、动量和能量的控制容积分析
• 流体加速度
• 连续性和动量微分方程
• 伯努利方程
• 量纲分析
• 不可压缩流体的粘性流动 -
  • 边界层
  • 基本湍流
  • 管道流动
  • 管道阻力损失
  • 弯头和管件

单元2: 传热学

• 传热方式 -

  • 一维热传导

  • 电阻概念

  • 电气模拟

• 翅片传热 -

  • 非稳态热传导

  • 集总参数系统

• 海斯勒图 -

  • 热边界层

  • 自由对流和强制对流换热中的无量纲参数

  • 平板和管道流动换热关联式

• 湍流的影响 -

  • 换热器性能

• LMTD和NTU方法 -

  • 辐射传热

  • 斯特藩-玻尔兹曼定律

  • 维恩位移定律

  • 黑体和灰体

  • 视角因子

  • 辐射网络分析

单元3: 热力学

• 热力学系统和过程
• 纯物质的性质，理想气体和真实气体的行为
• 热力学第零定律和第一定律 -
  • 各种过程中功和热的计算
• 热力学第二定律
• 热力学性质图和表，有效性和不可逆性
• 热力学关系

单元4: 应用

• 动力工程 -
  • 空气和气体压缩机
  • 蒸汽和燃气动力循环
  • 再生和再热的概念
• 内燃机 -
  • 空气标准奥托
  • 柴油和混合循环
• 制冷和空调 -
  • 蒸汽和气体制冷和热泵循环
  • 湿空气的性质
  • 湿工图
  • 基本湿工过程
• 涡轮机械 -
  • 冲动和反动原理
  • 速度图
  • 佩尔顿水轮机
  • 弗朗西斯水轮机和卡普兰水轮机

D部分: 材料、制造与工业工程

单元1: 工程材料

• 工程材料的结构和性能
• 相图
• 热处理
• 工程材料的应力-应变图

单元2: 铸造、成形和连接工艺

• 不同类型的铸造 -

  • 型芯设计

  • 铸型和型芯

  • 凝固和冷却

  • 冒口和浇口设计

• 塑性变形和屈服准则 -

  • 热加工和冷加工工艺基础

  • 块材（锻造、轧制、挤压、拉拔）和板材（剪切、冲压、弯曲）金属成形工艺的载荷估算

  • 粉末冶金原理

• 焊接、钎焊、软焊和粘接的原理

单元3: 切削加工与机床操作

• 切削加工力学

• 基本机床

• 单点和多点刀具，刀具几何形状和材料，刀具寿命和磨损

• 切削加工经济性

• 非常规加工工艺原理

• 工件夹紧原理，夹具和工装设计

单元4: 计量与检验

• 极限、配合与公差
• 线性和角度测量
• 比较仪
• 量具设计
• 干涉测量
• 形状和表面粗糙度测量
• 对中和测试方法
• 制造和装配中的公差分析

单元5: 计算机集成制造

• CAD/CAM的基本概念及其集成工具

单元6: 生产计划与控制

• 预测模型
• 总体生产计划
• 排产
• 物料需求计划

单元7: 库存控制

• 确定性模型
• 安全库存控制系统

单元8: 运筹学

• 线性规划
• 单纯形法
• 运输问题
• 分配问题
• 网络流模型
• 简单排队模型
• PERT和CPM

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