东北石油大学机械制造及其自动化专业教学大纲

1、东北石油大学机械制造及其自动化专业教学大纲1、专业知识及其应用1.1基础科学与数学知识 1.1.1数学函数与极限映射与函数数列的极限函数的极限无穷小与无穷大极限运算法则极限存在准则与两个重要极限无穷小的比较函数的连续性与间断点连续函数的运算与初等函数的连续性闭区间上连续函数的性质导数与微分导数的概念函数的求导法则高阶导数隐函数及由参数方程所确定的函数的导数相关变化率函数的微分微分中值定理与导数的应用微分中值定理洛必达法则泰勒公式函数的单调性与曲线的凹凸性函数的极值与最大值最小值函数图形的描绘曲率方程的近似解不定积分不定积分的概念与性质换元积分法分部积分法有理函数的积分积分表的使用定积分定积分的

2、概念与性质、基本定理微积分基本公式定积分的换元法和分部积分法反常积分定积分的应用定积分的元素法定积分在几何学上的应用定积分在物理学上的应用微分方程微分方程的基本概念可分离变量的微分方程齐次方程一阶线性微分方程可降阶的高阶微分方程高阶线性微分方程常系数齐次线性微分方程常系数非齐次线性微分方程空间解析几何和向量代数向量及其线性运算数量积与向量积曲面及其方程 空间曲线及其方程平面及其方程空间直线及其方程多元函数微分法及其应用多元函数的基本概念偏导数全微分多元复合函数的求导法则隐函数的求导公式多元函数微分学的几何应用方向导数与梯度多元函数的极值及其求法重积分二重积分的概念与性质二重积分的计算法三重积分

3、重积分的应用曲线积分与曲面积分对弧长的曲线积分对坐标的曲线积分格林公式及其应用对面积的曲面积分对坐标的曲面积分高斯公式斯托克斯公式无穷级数常数项级数的概念和性质常数项级数的审敛法幂级数函数展开成幂级数函数的幂级数展开式的应用傅里叶级数一般周期函数的傅里叶级数线性代数 行列式及其计算矩阵及其运算矩阵的初等变换线性方程组向量组的线性相关性相似矩阵及二次型线性空间与线性变换概率论基本概念数学期望方差协方差相关系数矩、协方差矩阵大数定律与中心极限定理 总体与样本及样本分布函数的分布点估计与极大似然估计估计量的评选标准区间估计正态总体均值与方差的区间估计单侧置信区间 假设检验正态总体均值的假设检验正态总

4、体方差的假设检验 1.1.2物理质点运动学质点运动的描述圆周运动相对运动牛顿定律 牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律力学相对性原理物理量的单位和量纲几种常见力非惯性系与惯性系动量守恒定律和能量守恒定律质点和质点系的动量定理动量守恒定律系统内质量移动问题动能定理保守力与非保守力势能功能原理机械能守恒定律弹性碰撞与非弹性碰撞能量守恒定律质心与质心运动定律刚体的运动刚体的定轴转动力矩转动定律转动惯量角动量与角动量守恒定律力矩作功刚体绕定轴转动的动能定理静电场电荷的量子化电荷守恒定律库仑定律电场强度电场强度通量高斯定理静电场的环路定理电势电势梯度静电场中的导体与电介质静电场中的导体静电场中的电介质电

5、位移电容与电容器静电场的能量与能量密度恒定磁场恒定电流电源与电动势毕奥-萨伐尔定律磁通量安培环路定理带电粒子在电场和磁场中的运动载流导线在磁场中所受的力磁场中的磁介质电磁感应电磁感应定律动生电动势与感生电动势自感和互感磁场的能量位移电流电磁场电磁场基本方程的积分形式气体动理论平衡态与理想气体物态方程物质的微观模型与统计规律性理想气体的压强公式理想气体分子的平均平动动能与温度的关系能量均分定理与理想气体内能 麦克斯韦气体分子速率分布律分子平均碰撞次数和平均自由程热力学基础准静态过程功与热量热力学第一定律内能理想气体的等体过程和等压过程、摩尔热容理想气体的等温过程和绝热过程循环过程与卡诺循环致冷循

6、环热力学第二定律的表述卡诺定理熵与熵增加原理热力学第二定律的统计意义振动 简谐运动旋转矢量单摆和复摆简谐运动的能量简谐运动的合成阻尼振动受迫振动共振电磁振荡波动机械波的几个概念平面简谐波的波函数波的能量与能流密度惠更斯原理波的衍射和干涉驻波多普勒效应平面电磁波声波 超声波 次声波波动光学相干光杨氏双缝干涉与劳埃德镜光程与薄膜干涉劈尖与牛顿环光的衍射单缝衍射衍射光栅光的偏振性与马吕斯定律反射光和折射光的偏振相对论伽利略变换式与牛顿的绝对时空观迈克耳孙-莫雷实验狭义相对论的基本原理与洛伦兹变换式狭义相对论的时空观相对论性动量和能量量子物理黑体辐射与普朗克能量子假设光电效应与光的波粒二象性康普顿效应

7、氢原子的玻尔理论德布罗意波不确定关系量子力学简介 1.1.3化学热化学系统与相状态与状态函数过程与可逆过程化学计量数和反应进度化学反应的反应热与焓反应标准摩尔焓变的计算化学反应的基本原理影响化学反应方向的因素化学反应自发性的判断反应的摩尔吉布斯函数变化学反应限度的判据与化学平衡平衡常数和多重平衡规则化学平衡的计算浓度的影响和反应级数温度的影响和阿仑尼乌斯公式反应的活化能和催化剂化学反应速率水化学电解质溶液的通性酸和碱在水溶液中的解离平衡配离子和解离平衡多相离子平衡和容度积溶度积规则及其应用电化学原电池中的化学反应原电池中的热力学标准电极电势能斯特方程氧化剂和还原剂相对强弱的比较氧化还原反应方向

8、的判断氧化还原反应进行程度的衡量物质结构基础波函数电子云多电子原子的电子分布方式和周期系化学键与分子间相互作用力晶体结构1.2工程科学与技术基础知识 1.2.1固体力学静力学约束与受力分析平面力系的合成与平衡空间力系的合成与平衡运动学点的运动学点的合成运动 刚体的简单运动刚体的平面运动动力学质点与刚体动力学质量与动量转动惯量与动量矩动能定理达朗贝尔原理应力与应变拉伸及压缩剪切扭转弯曲 组合变形和叠加原理强度理论应力状态分析失效、安全系数和强度计算压杆的稳定问题 1.2.2流体力学流体的基本概念流体的主要物理性质作用在流体上的力流体静力学流体静压强及其特性流体静力学基本方程及其在工程中的应用流体

9、动力学连续性方程动量方程能量方程管流分析层流与紊流流动阻力沿程及局部损失的计算 1.2.3电学直流电路分析伏安特性电路定理复杂电路分析交流电路分析元件相量关系功率分析与计算暂态电路分析模拟电路基本元件特性认识和实践基本放大电路分析和计算运算放大器的原理和应用稳压电源的原理和分析数字电路基本门电路认识和实践组合电路分析和设计触发器原理和分析时序电路的分析和设计模数电路的综合分析设计 1.2.4计算机基础微型计算机微计算机结构和组成单片机指令系统汇编语言与程序设计单片机片内接口和外设定时计数器串行通信口系统中断管理单片机的系统扩展单片机存储器扩展接口扩展外设扩展C语言编程数据类型、运算符和表达式赋

10、值、数据与格式的输入输出选择结构程序设计（if/switch等）循环控制程序（for/while等）数组函数指针宏结构体与共用体位运算文件输入输出办公自动化软件WinwordExcelPowerpointInternet软件工程计算软件MatlabMathematics工程设计软件AutoCADSolidWorksUG 1.2.5工程图学工程制图的相关国家标准投影基础正投影法点线面的投影基本立体的投影曲线和曲面的投影组合体的投影正等轴测投影机件表示法视图剖视图 断面图简化与规定画法零件图画图与看图尺寸标注表面粗糙度简介及在图纸上的标注公差与配合简介及在图纸上的标注标准件与常用件装配图装配图的画

11、图与看图装配结构由装配图拆画零件图测绘徒手草图组合体、零件及装配体测绘计算机辅助制图AutoCAD绘图基础组合体视图、零件图及装配图绘制 1.2.6运动学与机构机构结构及动力学分析机构运动简图绘制及自由度计算平面机构运动（轨迹、速度及加速度）综合分析平面机构力的分析机械的效率与自锁机械的平衡机械的运转状态及速度波动调节方法机构设计平面连杆机构基础及其设计凸轮机构及设计渐开线齿轮设计斜齿轮、锥齿轮及蜗杆传动轮系设计棘轮、槽轮等其它常用机构机构系统的方案设计机器人机构与运动学刚体位姿描述与齐次变换机器人机械结构机器人机构运动学机器人运动学轨迹规划数控机床传动机构 1.2.7工程材料工程材料分类及特

12、点金属材料组织和性能控制晶体结构及表达方法实际金属中的晶体缺陷组织与性能关系纯金属的结晶过程及其控制合金的结晶过程及匀晶、共晶、共析、包晶过程合金的性能与相图的关系铁碳合金结晶及相图分析合金元素对铁碳合金相图及性能的影响塑性变形及塑变对金属组织和性能的影响热加工和冷加工对金属组织和性能的影响钢的热处理（普通热处理、表面热处理及热处理新技术）金属材料铸铁与铸钢及其热处理与应用合金钢有色金属及其合金机构零件失效形式分析机械零件失效形式机构零件选材原则典型工件的选材及工艺路线设计齿轮选材轴类零件选材 1.2.8机械控制工程反馈控制基本描述系统结构、原理及类型系统性能要求与性能指标数学模型与建模静态模

13、型与动态模型动态模型的机理建模传递函数控制系统分析瞬态响应稳态响应频率特性稳定性及其分析根轨迹图Routh、Nyquist和Bode判据稳定裕量控制器设计PID控制器串联补偿 前馈控制 1.2.9工程测量测试系统简介测试系统的基本组成与发展趋势测试装置的静、动态特性计算机采集系统香农原理典型信号特性周期信号与离散谱非周期信号与连续频谱几种典型信号的频谱随机信号特性互换性基本概念尺寸公差与基本偏差配合制、基孔制、基轴制作用尺寸、泰勒原则公差配合公差配合标注符合公差配合选用误差误差的概念误差分析系统误差与随机误差消除误差的方法形位误差14种形位误差的概念、具体含义形位误差的标注形位误差的测量表面粗

14、糙度概念与具体含义标注与常用加工方法能达到的精度范围机械零件的精度要求表面粗糙度的测量齿轮测量齿轮的评定指标及评定方法齿轮误差综合测量及评定指标渐开线齿轮公差的标注尺寸链尺寸链的概念与具体含义零件及装配尺寸链的求解传感器技术测试系统的中间变换器（放大电路、滤波器电路、电桥）信号模拟-数字转换测试系统人机接口设计信号数据拟合与分析常用工程信号检测位置速度检测压力检测温度检测1.3专业工程技术知识 1.3.1 产品设计机电产品及设计可行性分析概念设计机电系统设计细节设计机械零件设计主要类型、性能、结构特点、应用失效分析计算准则受力分析强度、刚度计算工作能力设计结构设计运用标准、规范、手册等技术资料

15、的基本能力面向功能的设计（DFX）面向制造的设计（DFM）面向装配的设计（DFA）面向维护的设计面向再制造的设计面向回收（拆卸）的设计产品配置（可适应）设计 1.3.2 制造工程制造系统及现代制造模式FMS/CIMS/网络化制造等机械制造系统CAD/CAE/CAPP/CAM等制造自动化技术可重构制造,敏捷制造,精益生产等现代制造模式金属切削基本理论工件表面的形成方法和成形运动原理加工表面、切削用量等金属切削的基本要素刀具结构、角度、材料、磨损、破损机理和使用寿命金属切削过程的变形、力、热和温度等现象金属切削过程参数的优化加工装备知识金属切削机床的分类简介各类机床刀具及砂轮介绍工件定位与夹紧六点

16、定位原理和定位误差分析工件夹紧与夹具的分类简介加工质量与控制机械加工表面质量机械加工精度、加工误差的分析与控制零件制造的工艺过程零件毛坯的制造工艺简介切削加工及数控加工的基本技能机械加工工艺规程设计机械装配工艺保证装配精度的方法装配工艺规程简介特种加工电火花加工和电火花线切割加工电化学加工简介激光加工和快速成形技术简介电子束和离子束加工简介超声加工简介其它非传统加工方法简介数控加工数控加工基础数控铣削编程原理数控铣削编程方法数控车削编程原理数控车削编程方法数控车固定循环加工数控车复合循环加工机械制造自动化成组技术、大批量生产自动化多品种中小批量生产自动化柔性制造技术上下料自动化输料自动化 1.

17、3.3工业自动化单片机原理及应用单片机的结构和原理单片机指令系统及汇编语言程序设计单片机的中断系统单片机的定时器及应用单片机系统扩展及接口技术应用系统配置及接口技术串行口及其串行通信机电一体化原理及应用机电一体化系统组成及子系统之间的关系传感技术驱动执行装置与技术控制技术机电一体化仿真技术机电一体化产品设计电气控制及PLC继电器接触器控制线路PLC结构和工作原理PLC内部等效继电器电路PLC梯形图和指令系统交直流电机结构及工作原理定转子回路的电压、转矩和功率平衡方程工作特性、转矩特性和效率特性机械特性、调速特性限流、降压启动能耗、再生和回馈制动电机容量选择依据直流电机调速调压调速弱磁调速交流电

18、机调速变频调速变级调速变转差率调速控制电机交流伺服电机步进电机变频与调速变频器结构和原理变压变频调速矢量变换变频调速伺服控制系统直流电机伺服系统交流电机伺服系统控制系统设计应用机器人控制机床控制液压与气动液压与气动基本原理液压与气动元件的结构、工作原理与性能液压与气动基本回路的工作原理与特点简单液压传动系统的设计 1.3.4石油机械钻井设备起升系统旋转系统循环系统动力传动系统控制系统采油设备抽油机系统螺杆泵系统电动潜油离心泵系统新型采油装置井下作业设备与工具修井作业机生产井井下工具注水井井下工具打捞工具井控装置油气田地面工程设备集输系统注入系统 分离处理系统地面工程新技术海洋石油装备海洋钻井设

19、备海洋油气生产设备海洋油气集输系统水力机械离心泵往复泵新型水力机械 1.3.5工程管理当代工程及工程师社会职责科学技术的双刃性技术、经济、道德价值可持续发展观公众福利及社会安全意识当代工程相关法律法规环境保护法律法规知识产权法律法规安全、质量法律法规企业基本形态组织类型文化特征人力资源管理特征财务管理特征物流管理特征（制造类企业）企业战略规划商业运作战略技术发展战略企业创新管理战略个人职业规划工程项目管理方案策划过程监控验收规范产品开发过程管理产品生命周期概念产品开发过程产品数据管理成本模型、分析与评估质量控制与管理应用系统集成制造过程管理制造流程规划与管理制造过程物流管理2、个人能力与职业素

20、质2.1工程推理和解决问题的能力2.1.1发现问题和表述问题评估数据和问题表述分析假设和偏差源把握总体目标、分清事情的主次制定解决方案（包括建模、求解析解和数字解、定性分析、实验、不确定性分析）2.1.2建模应用假设简化复杂的系统和环境选择并应用概念性和定性模型选择并应用定量模型与模拟2.1.3估计与定性分析估计量级、范围、趋势应用实验验证一致性和误差（范围、单位等）展示解析解的一般性2.1.4带有不确定性问题的分析提取不完整和不清晰的信息应用事件和序列的概率统计模型工程成本效益分析和风险分析讨论决策分析安排裕量和储备2.1.5解决方法和建议综合问题的解决方案分析解决方案的关键结果和测试数据分

21、析并调整结果中的偏差形成总结性建议评估解决问题过程中可以改善的地方 2.2实验和发现知识2.2.1建立问题的假设选择需要验证的关键问题建立需要测试的假设讨论对照和对照组2.2.2查询印刷资料和电子文献选择文献检索的策略应用图书馆工具（在线检索、数据库、搜索引擎等）检索并获取信息主要信息的整理与分类信息的质量和可靠性甄别提取信息中重点和创新的内容找出尚未解决的研究问题列出参考文献2.2.3实验性的探索制定实验概念和策略讨论当人为实验对象时应考虑的问题构建实验执行实验规定和实验步骤进行实验测量分析和报告实验数据对照已有模型比较实验数据2.2.4假设检验与评估讨论数据的统计有效性讨论所用数据的局限性

22、形成由数据、有需求和价值支持的结论评估知识发现过程中可以改善的地方2.3系统思维的方法2.3.1全方位思维识别并定义一个系统、系统行为和系统单元应用跨相关学科的方法，保证对系统的全方位理解认识系统的社会、企业和技术的背景环境识别系统与外界的交互作用和对系统行为的影响2.3.2系统的显现和交互作用讨论为定义系统和系统建模所需的抽象化识别系统所表现的行为和功能特性（意向中和意向外的）识别系统单元间的重要接口认识系统随时间的演化2.3.3确定主次与重点找出并区分与系统整体相关的全部因素找出整体系统中的驱动因素解释为解决驱动问题所进行的资源分配2.3.4解决问题时的妥协、判断和平衡找到系统的紧张关系和

23、用妥协方法去解决问题的因素选择并使用解决问题的办法，通过平衡各种因素消除紧张关系，优化整体系统对比性描述系统在生命周期内的灵活解和最优解评估系统思维过程中可以改进的地方2.4个人能力和态度2.4.1主动性与愿意承担风险的态度看到主动采取行动的必要性和机会讨论一个行动所带来的利益和风险解释启动项目的方法和时机以适当的行动展示开拓新生事物的领导才能采取明确行动、做出结果、总结工作2.4.2执着追求与变通能力有自信、有激情、热爱事业强调努力和紧张工作、关注细节的重要性展示具有应变能力愿意并且能够独立工作愿意与他人合作，考虑和接受各种观点能接受并正面对待批评平衡个人生活和职业工作2.4.3 创造性思维

24、能力具有概念化和抽象化能力具有综合和通用化能力解释发明过程讨论创造性在艺术、科学、人文与技术中的作用2.4.4 批判性思维分析问题选择逻辑论点和解决方法评价支持证据找出有矛盾的观点、理论和事实找出逻辑谬误验证假设与结论2.4.5了解自己的知识、能力和态度描述个人的能力、兴趣、强项与弱点讨论个人的能力范围以及在自我改善主要弱点方面的责任讨论知识的深度和广度的重要性2.4.6 求知欲和终身学习能力讨论继续自我教育的动力展示自我教育的能力讨论个人的学习风格讨论与导师建立关系2.4.7 时间和资源的管理方法与能力讨论任务安排的主次解释任务的重要性和/或紧迫性解释有效地执行任务2.5 职业能力和态度培养

25、2.5.1 职业道德、正直、责任感并勇于负责的态度展示个人的道德标准和原则具有敢于为坚持原则而承担风险的勇气了解职业道德要求之间产生冲突的可能性理解和接受出错，但犯错者必须承担责任实事求是地承认合作者的工作对工作尽职尽责2.5.2 职业行为培养讨论职业举止解释职业礼仪认识国际惯例和人际交往习惯2.5.3 主动规划个人职业生涯讨论个人职业发展的愿景说明职业人际关系网络认识自己所具备的职业能力范畴2.5.4 与世界工程发展保持同步讨论科学新发现可能带来的影响描述新技术和创新对社会和技术发展的影响讨论对现有工程实践和技术的熟悉程度解释工程理论与工程实践的联系3、团队工作与沟通能力3.1 团队工作3.1.1 如何组建有效的团队了解团队形成的步骤和生命周期解释任务和团队工作过程分清团队的作用与责任分析每个