GATE機械工程大綱

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科目程式碼: ME

課程結構

課程大綱

A部分: 工程數學

單元1: 線性代數

• 矩陣代數
• 線性方程組
• 特徵值和特徵向量

單元2: 微積分

• 單變數函式 -

  • 極限

  • 連續性和可微性

  • 中值定理

  • 不定式

• 定積分和反常積分的計算

• 二重積分和三重積分

• 偏導數、全導數、泰勒級數（一元和二元），極值，傅立葉級數

• 梯度、散度和旋度，向量恆等式，方向導數，線積分、面積分和體積分，高斯、斯托克斯和格林定理的應用

單元3: 微分方程

• 一階方程（線性與非線性）
• 常係數高階線性微分方程
• 尤拉-柯西方程
• 初值問題和邊值問題
• 拉普拉斯變換
• 熱傳導、波動和拉普拉斯方程的解

單元4: 複變函式

• 解析函式
• 柯西-黎曼方程
• 柯西積分定理和積分公式
• 泰勒級數和洛朗級數

單元5: 機率與統計

• 機率的定義，抽樣定理，條件機率
• 平均數、中位數、眾數和標準差
• 隨機變數，二項分佈、泊松分佈和正態分佈

單元6: 數值方法

• 線性與非線性代數方程的數值解
• 梯形法則和辛普森法則求積分
• 微分方程的單步法和多步法

B部分: 應用力學與設計

單元1: 工程力學

• 自由體圖和平衡
• 桁架和框架
• 虛功原理
• 平面運動中質點和剛體的運動學和動力學
• 衝量和動量（線性與角動量）和能量公式
• 碰撞

單元2: 材料力學

• 應力和應變，彈性常數
• 泊松比
• 平面應力和平面應變的莫爾圓
• 薄壁圓筒
• 剪力和彎矩圖
• 彎曲應力和剪應力
• 梁的撓度
• 圓軸的扭轉
• 尤拉柱理論
• 能量法
• 熱應力
• 應變片和花形應變片
• 萬能試驗機材料試驗
• 硬度和衝擊韌性的測試

單元3: 機械原理

• 平面機構的位移、速度和加速度分析
• 連桿機構的動力學分析
• 凸輪
• 齒輪和齒輪系
• 飛輪和調速器
• 往復運動和旋轉質量的平衡
• 陀螺儀

單元4: 振動

• 單自由度系統的自由振動和受迫振動，阻尼的影響

• 隔振

• 共振

• 軸的臨界轉速

單元5: 機械設計

• 靜載荷和動載荷設計

• 失效理論

• 疲勞強度和S-N曲線

• 機械零件設計原理，例如 -

  • 螺栓連線

  • 鉚接

  • 焊接連線

• 軸、齒輪、滾動和滑動軸承、制動器和離合器、彈簧

C部分: 流體力學與熱科學

單元1: 流體力學

• 流體性質 -
  • 流體靜力學
  • 測壓法
  • 浮力
  • 浸沒物體上的力
  • 浮體的穩定性
• 質量、動量和能量的控制容積分析
• 流體加速度
• 連續性和動量微分方程
• 伯努利方程
• 量綱分析
• 不可壓縮流體的粘性流動 -
  • 邊界層
  • 基本湍流
  • 管道流動
  • 管道阻力損失
  • 彎頭和管件

單元2: 傳熱學

• 傳熱方式 -

  • 一維熱傳導

  • 電阻概念

  • 電氣模擬

• 翅片傳熱 -

  • 非穩態熱傳導

  • 集總引數系統

• 海斯勒圖 -

  • 熱邊界層

  • 自由對流和強制對流換熱中的無量綱引數

  • 平板和管道流動換熱關聯式

• 湍流的影響 -

  • 換熱器效能

• LMTD和NTU方法 -

  • 輻射傳熱

  • 斯特藩-玻爾茲曼定律

  • 維恩位移定律

  • 黑體和灰體

  • 視角因子

  • 輻射網路分析

單元3: 熱力學

• 熱力學系統和過程
• 純物質的性質，理想氣體和真實氣體的行為
• 熱力學第零定律和第一定律 -
  • 各種過程中功和熱的計算
• 熱力學第二定律
• 熱力學性質圖和表，有效性和不可逆性
• 熱力學關係

單元4: 應用

• 動力工程 -
  • 空氣和氣體壓縮機
  • 蒸汽和燃氣動力迴圈
  • 再生和再熱的概念
• 內燃機 -
  • 空氣標準奧托
  • 柴油和混合迴圈
• 製冷和空調 -
  • 蒸汽和氣體制冷和熱泵迴圈
  • 溼空氣的性質
  • 溼工圖
  • 基本溼工過程
• 渦輪機械 -
  • 衝動和反動原理
  • 速度圖
  • 佩爾頓水輪機
  • 弗朗西斯水輪機和卡普蘭水輪機

D部分: 材料、製造與工業工程

單元1: 工程材料

• 工程材料的結構和效能
• 相圖
• 熱處理
• 工程材料的應力-應變圖

單元2: 鑄造、成形和連線工藝

• 不同型別的鑄造 -

  • 型芯設計

  • 鑄型和型芯

  • 凝固和冷卻

  • 冒口和澆口設計

• 塑性變形和屈服準則 -

  • 熱加工和冷加工工藝基礎

  • 塊材（鍛造、軋製、擠壓、拉拔）和板材（剪下、衝壓、彎曲）金屬成形工藝的載荷估算

  • 粉末冶金原理

• 焊接、釺焊、軟焊和粘接的原理

單元3: 切削加工與機床操作

• 切削加工力學

• 基本機床

• 單點和多點刀具，刀具幾何形狀和材料，刀具壽命和磨損

• 切削加工經濟性

• 非常規加工工藝原理

• 工件夾緊原理，夾具和工裝設計

單元4: 計量與檢驗

• 極限、配合與公差
• 線性和角度測量
• 比較儀
• 量具設計
• 干涉測量
• 形狀和表面粗糙度測量
• 對中和測試方法
• 製造和裝配中的公差分析

單元5: 計算機整合製造

• CAD/CAM的基本概念及其整合工具

單元6: 生產計劃與控制

• 預測模型
• 總體生產計劃
• 排產
• 物料需求計劃

單元7: 庫存控制

• 確定性模型
• 安全庫存控制系統

單元8: 運籌學

• 線性規劃
• 單純形法
• 運輸問題
• 分配問題
• 網路流模型
• 簡單排隊模型
• PERT和CPM

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