第2章 AT89S51单片机
硬件结构
第2章目录2.1 AT89S51单片机的硬件组成2.2 AT89S51的引脚功能
2.2.1 电源及时钟引脚
2.2.2 控制引脚
2.2.3 并行I/O口引脚
2.3 AT89S51的CPU
2.3.1 运算器
2.3.2 控制器
2.4 AT89S51存储器的结构
2.4.1 程序存储器空间
2.4.2 数据存储器空间
2.4.3 特殊功能寄存器（SFR）
2.4.4 位地址空间
2.5 AT89S51的并行I/O端口
2.5.1 P0口
2.5.2 P1口
2.5.3 P2口
2.5.4 P3口
2.5.5 P1～P3口驱动LED发光二极管
2.6 时钟电路与时序
2.6.1 时钟电路设计
2.6.2 机器周期、指令周期与指令时序2.7 复位操作和复位电路
2.7.1 复位操作
2.7.2 复位电路设计
2.8 低功耗节电模式
2.8.1 空闲模式
2.8.2 掉电运行模式
2.8.3 掉电和空闲模式下的WDT
内容概要
?AT89S51的片内硬件基本结构、引脚功能、存储器结构、
特殊功能寄存器功能、4个并行I/O口的结构和特点，
?复位电路和时钟电路的设计,节电工作模式。
目的：本章学习，为AT89S51系统的应用设计打下基础。
在原理和结构上，单片机把微机的许多概念、技术与特点都继承下来。用学习微机的思路来学习单片机。
2.1 AT89S51单片机的硬件组成
片内硬件组成结构如图2-1所示。把作为控制应用所必需的基本功能部件都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。
有如下功能部件和特性：
（1）8位微处理器（CPU）；
（2）数据存储器（128B RAM）；
（3）程序存储器（4KB Flash ROM）；
（4）4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口和P3口）；（5）1个全双工的异步串行口；
（6）2个可编程的16位定时器/计数器；
图2-1AT89S51单片机片内结构
（7）1个看门狗定时器；
（8）中断系统具有5个中断源、5个中断向量；
（9）特殊功能寄存器（SFR）26个；
（10）低功耗模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式 下的中断恢复模式；
（11）3个程序加密锁定位。
与AT89C51相比，AT89S51有更突出的优点：
（1）增加在线可编程功能ISP（In System Program），字节和页编程，现场程序调试和修改更加方便灵活；
（2）数据指针增加到两个，方便了对片外RAM的访问过程；（3）增加了看门狗定时器，提高了系统的抗干扰能力；
（4）增加断电标志；
（5）增加掉电状态下的中断恢复模式。
片内各功能部件通过片内单一总线连接而成（见图2-1），基本结构依旧是CPU 加上外围芯片的传统微机结构。CPU对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR，Special Function Register）的集中控制方式。
下面介绍图2-1中片内各功能部件。
（1）CPU（微处理器）
8位的CPU，与通用CPU基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，还有面向控制的位处理功能。
（2）数据存储器（RAM）
片内为128B（52子系列为256B），片外最多可扩64KB。片内128B的RAM以高速RAM的形式集成，可加快单片机运行的速度和降低功耗。
（3）程序存储器（Flash ROM）
片内集成有4KB的Flash存储器（AT89S52 则为8KB；AT89C55片内20KB），如片内容量不够，片外可外扩至64KB。（4）中断系统
具有6个中断源，2级中断优先权。
（5）定时器/计数器
2个16位定时器/计数器（52子系列有3个），4种工作方式。
（6）1个看门狗定时器WDT
当CPU由于干扰使程序陷入死循环或跑飞时，WDT可使程序恢复正常运行。
（7）串行口
1个全双工的异步串行口，4种工作方式。可进行串行通信，扩展并行I/O口，还可与多个单片机构成多机系统。
（8）P0口、P1口、P2口和P3口
4个8位并行I/O口。
（9）特殊功能寄存器（SFR）
26个，对片内各功能部件管理、控制和监视。是各个功能部件的控制寄存器和状态寄存器，映射在片内RAM区80H～FFH内。
AT89S51完全兼容AT89C51，在充分保留原来软、硬件条件下，完全可以用AT89S51直接代换。
2.2 AT89S51的引脚功能
先了解引脚，牢记各引脚的功能。
AT89S51与51系列中各种型号芯片的引脚互相兼容。目前多采用40只引脚双列直插，如图2-2所示。
引脚按其功能可分为如下3类：
（1）电源及时钟引脚—V CC 、V SS ；XTAL1、XTAL2。
（2）控制引脚— 、ALE/ 、 /V PP 、RST（RESET）
（3）I/O口引脚——P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口
EA EA PSEN PROG
2.2.1 电源及时钟引脚
1．电源引脚
（40脚）：+5V电源。
（1）V
CC
（2）V
（20脚）：数字地。
SS
图2-2AT89S51双列直插封装方式的引脚
2．时钟引脚
（1）XTAL1（19脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路输入端。用片内振荡器时，该脚接外部石英晶体和微调电容。外接时钟源时，该脚接外部时钟振荡器的信号。
（2）XTAL2（18脚）：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器，该脚连接外部石英晶体和微调电容。当使用外部时钟源时，本脚悬空。
2.2.2 控制引脚
（1）RST (RESET，9脚)
复位信号输入，在引脚加上持续时间大于2个机器周期的高电平，可使单片机复位。正常工作，此脚电平应 ≤ 0.5V。
当看门狗定时器溢出输出时，该脚将输出长达96个时钟振荡周期的高电平。
（2） /VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programing，31脚)
：
引脚第一功能：外部程序存储器访问允许控制端。=1，在PC值不超出0FFFH （即不超出片内4KB Flash存储器的地址范围）时，单片机读片内程序存储器（4KB）中的程序，但PC值超出0FFFH （即超出片内4KB Flash地址范围）时，将自动转向读取片外60KB（1000H-FFFFH）程序存储器空间中的程序。
EA
EA EA
=0，只读取外部的程序存储器中的内容，读取的地址范围为0000H～FFFFH，片内的4KB Flash 程序存储器不起作用。
V PP ：引脚第二功能，对片内Flash编程，接编程电压。
（3）ALE/
（Address Latch Enable/PROGramming，30脚）
ALE为CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器提供地址锁存信号，将低8位地址锁存在片外的地址锁存器中。
EA PROG
此外，单片机正常运行时，ALE端一直有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡器频率f osc的1/6。可用作外部定时或触发信号。
注意，每当AT89S51访问外部RAM时（执行MOVX类指令），要丢失一个ALE脉冲。
如需要，可将特殊功能寄存器AUXR（地址为8EH，将在后面介绍）的第0位（ALE禁止位）置1，来禁止ALE操作，但执行访问外部程序存储器或外部数据存储器指令“MOVC”或
“MOVX”时，ALE仍然有效。即ALE禁止位不影响对外部存储器的访问。
：引脚第二功能，对片内 Flash编程，为编程脉冲输入 PROG
脚。
（4） （Program Strobe ENable，29脚）
PSEN
片外程序存储器读选通信号，低电平有效。
2.2.3 并行I/O口引脚
（1）P0口：8位，漏极开路的双向I/O口
当外扩存储器及I/O接口芯片时，P0口作为低8位地址总线及数据总线的分时复用端口。
P0口也可用作通用的I/O口，需加上拉电阻，这时为准双向口。作为通用I/O输入，应先向端口写入1。可驱动8个LS 型TTL负载。
（2）P1口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
准双向I/O口，作为通用I/O输入时，应先向端口锁存器写1。
P1口可驱动4个LS型TTL负载。
P1.5/MOSI、P1.6/MISO和P1.7/SCK
可用于对片内Flash存储器串行编程和校验，它们分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。
（3）P2口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
当AT89S51扩展外部存储器及I/O口时，P2口作为高8位地址总线用，输出高8位地址。
P2口也可作为普通的I/O口使用。当作为通用I/O输入时，应先向端口输出锁存器写1。P2口可驱动4个LS型TTL负载。（4）P3口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
可作为通用的I/O口使用。作为通用I/O输入，应先向端口输出锁存器写入1。可驱动4个LS型TTL负载。
P3口还可提供第二功能。第二功能定义见表2-1，应熟记。
第一章平面体系的几何组成分析 一判断题 1. 图示体系是几何不变体系。（） 题1图题2图题3图题4图 2. 图示体系为几何可变体系。（） 3. 图示体系是几何不变体系。（） 4. 图示体系是几何不变体系。（） 5. 图示体系是几何不变体系。（） 题5图题6图题19图题20图 6. 图示体系为几何不变有多余约束。（） 7. 几何瞬变体系产生的运动非常微小并很快就转变成几何不变体系，因而可以用作工程结 构。（） 8. 两刚片或三刚片组成几何不变体系的规则中，不仅指明了必需的约束数目，而且指明了 这些约束必需满足的条件。（） 9. 在任意荷载下，仅用静力平衡方程即可确定全不反力和内力的体系是几何不变体系。 （） 10. 计算自由度W小于等于零是体系几何不变的充要条件。( ) 11. 几何可变体系在任何荷载作用下都不能平衡。( ) 12. 三个刚片由三个铰相联的体系一定是静定结构。( ) 13. 有多余约束的体系一定是超静定结构。( ) 14. 有些体系为几何可变体系但却有多余约束存在。（） 15. 平面几何不变体系的三个基本组成规则是可以相互沟通的。（） 16. 三刚片由三个单铰或任意六根链杆两两相联，体系必为几何不变。（） 17. 两刚片用汇交于一点的三根链杆相联，可组成几何不变体系。（） 18. 若体系计算自由度W<0，则它一定是几何可变体系。（） 19. 在图示体系中，去掉其中任意两根支座链杆后，所余下都是几何不变的。（） 20. 图示体系按三刚片法则分析，三铰共线，故为几何瞬变体系。（） 21. 有多余约束的体系一定是几何不变体系。（）
22. 几何不变体系的计算自由度一定等于零。（） 23. 几何瞬变体系的计算自由度一定等于零。（） 24. 图中链杆1和2的交点O可视为虚铰。（） 题24图 二选择题 1. 图示体系为：（） A．几何不变无多余约束 B．几何不变有多余约束 C．几何常变 D．几何瞬变 题1图题2图题3图 2. 图示体系为：（） A．几何不变无多余约束 B．几何不变有多余约束 C．几何常变 D．几何瞬变 3. 图示体系虽有三个多余约束，但为保证其几何不变，哪两根链杆是不能同时去掉的。 A．a和e B. a和b C. a和c D. c和e （）4. 图示体系是（） A．无多余联系的几何不变体系 B．有多余联系的几何不变体系 C．几何可变体系 D．瞬变体系 题4图题5图题6图 5. 欲使图示体系成为无多余约束的几何不变体系，则需在A端加入：（） A．固定铰支座 B．固定支座 C．滑动铰支座 D．定向支座 6. 图示体系为（） A．几何不变无多余约束 B．几何不变有多余约束 C．几何常变 D．几何瞬变 7. 图示体系的几何组成为（） A．几何不变无多余约束 B．几何不变有多余约束 C．瞬变体系 D．可变体系
Harbin Institute of Technology 机械原理课程设计说明书 课程名称：机械原理 设计题目：产品包装生产线（方案1） 院系：机电学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：
一、绪论 机械原理课程设计是在我们学习了机械原理之后的实践项目，通过老师和书本的传授，我们了解了机构的结构，掌握了机构的简化方式与运动规律，理论知识需要与实践相结合，这便是课程设计的重要性。我们每个人都需要独立完成一个简单机构的设计，计算各机构的尺寸，同时还需要编写符合规范的设计说明书，正确绘制相关图纸。 通过这个项目，我们应学会如何收集与分析资料，如何正确阅读与书写说明书，如何利用现代化的设备辅助工作。这种真正动手动脑的设计有效的增强我们对该课程的理解与领会，同时培养了我们的创新能力，为以后机械设计课程打下了坚实的基础。 二、设计题目 产品包装生产线使用功能描述 图中所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长?宽?高=600?200?200，小包装产品送至A处达到2包时，被送到下一个工位进行包装。原动机转速为1430rpm，每分钟向下一工位可以分别输送14，22，30件小包装产品。 产品包装生产线（方案一）功能简图 三、设计机械系统运动循环图 由设计题目可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行构件1，在A处把产品推到下一工位的是执行构件2，这两个执行构件的运动协调关系如图所示。 ?1?1 执行构件一 执行构件二 ?01?02 运动循环图
图中?1 是执行构件1的工作周期，?01 是执行构件2的工作周期，?02是执行构件2的动作周期。因此，执行构件1是做连续往复运动，执行构件2是间歇运动，执行构件2的工作周期?01 是执行构件1的工作周期T1的2倍。执行构件2的动作周期?02则只有执行构件1的工作周期T1的二分之一左右。 四、 设计机械系统运动功能系统图 根据分析，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有的运动功能如图所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为连续的往复运动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）往复运动一次，主动件转速分别为14,22,30rpm 14,22,30rpm 执行机构1的运动功能 由于电动机的转速为1430rpm ，为了在执行机构1的主动件上分别得到14、22、30rpm 的转速，则由电动机到执行机构1之间的总传动比i z 有3种，分别为 i z1= 141430 =102.14 i z2=221430=65.00 i z3=30 1430=47.67 总传动比由定传动比i c 和变传动比i v 两部分构成，即 i z1=i c i v1 i z2=i c i v2 i z3=i c i v3 3种总传动比中i z1最大，i z3最小。由于定传动比i c 是常数，因此，3种变传动比中i v1最大，i v3最小。为满足最大传动比不超过4，选择i v1 =4 。 定传动比为 i c = v1 z1i i =4102.14=25.54 变传动比为 i v2= c z2i i =54.2565=2.55 i v3= c z3i i =54 .2547.67=1.87 传动系统的有级变速功能单元如图所示。 i=4,2.55,1.87 有级变速运动功能单元
模拟试题一： 一、填空题（每空 1 分，共计 32） 1．钢结构防火常采用 的方法有 _________________ 答：涂防火漆、混凝土包裹 2．建筑钢材的主要性能指标有伸长率、屈服强度、抗拉强度、冷弯性能、 冲击韧性、Z 向收缩率，其中伸长率是衡量钢材 _______________________ 能力的指标； __________ 是衡量钢材抗层状撕裂能力的指标。 [ 点击查看答案 ] 答：塑性变形、 Z 向收缩率 3.高强度低合金钢的焊接性能可以通过 ______________________ 值来衡量。 [ 点击查看答案 ] 答：碳当量（ CE ） 4．钢材受三向同号拉应力 作用时， 即使三向应力绝对值很大， 甚至大大 超 过屈服点， 但两两应力 差值不大时， 材料不易进入 _____________________ 状态， 此时 发 生的破坏为 ____________ 破坏。 [ 点击查看答案 ] 答：塑性、脆性 5.在温度250 C 左右时，钢材的性能与在常温时相比较，强度更 _______________________ 、 塑性更 _________ 。 [ 点击查看答案 ] 答：高（好） 、差（坏） 6．Q235A 级 钢不 能用于主要焊接结 构， 原因 在于不 能保 证 _________________ o [ 点击查看答案 ]
[ 点击查看答案] 答：含碳量 7 、采用手工电弧焊，材料为Q345 的钢构件相焊接时，应选择型 焊条；材料为Q235 和Q345 的构件相焊接时，应选择____________________ 型焊条。 [ 点击查看答案] 答：E50、E43 8、板厚为t 宽度为b 的板采用对接焊缝连接，施焊时未设引弧板，则计算长度取为 _______________________ 。 [ 点击查看答案] 答：b-2t 9 、两钢板厚度分别为10mm 和16mm，采用双面T 型连接，手工焊，其最小焊脚尺寸可取__________ m m 。 [ 点击查看答案] 答：6 10 、承压型高强螺栓依靠_____________ 和____________ 共同传力，以 ___________ 为承载力的极限状态。 [ 点击查看答案] 答：摩擦阻力、栓杆、栓杆被剪断或板件被挤压破坏 11、普通螺栓连接受剪时的四种破坏形式为螺栓受剪破坏、___________________ 破坏、板件被冲剪破坏、板件被拉断破坏，其中板件被冲剪破坏是由于不满足构造要求而引起的。 [ 点击查看答案] 答：板件被挤压、端距（端距<2d0）
第七章 影响线 第七章影响线 判断题 图示梁AB 与A o B o ,其截面C 与C 0弯矩影响线和剪力影响线完全相同。 （X ） 图示梁K 截面的M K 影响线、Q 影响线形状如图a 、b 所示。 (K) (X) 图示梁的M C 影响线、Q C 影响线形状如图a 、b 所示。 lb ) （I 莎） ＜丨井1 图示梁的M C 影响线、M B 影响线形状如图a 、b 所示。 1. 2. 图示结构Q E 影响线的AC 段纵标不为零。（X ） 3. 4. 5. ■
6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 4 上f 甘兀丄 f ■ ) ___ ；_、T ■ ■ (b ) L_十=叼 (O> (X ) 图示结构M B影响线的AB段纵标为零。 图示梁跨中C截面弯矩影响线的物理意义是荷载P=1作用在截面C的弯矩图形。 用静力法作静定结构某量值的影响线与用机动法作该结构同一量值的影响线是不等价的。（X 求某量值影响线方程的方法，与恒载作用下计算该量值的方法在原理上是相同的。 影响线是用于解决活载作用下结构的计算问题，它不能用于恒载作用下的计算。 移动荷载是指大小，指向不变，作用位置不断变化的荷载，所以不是静力荷载。 用静力法作影响线，影响线方程中的变量x代表截面位置的横坐标。（X） 表示单位移动荷载作用下某指定截面的内力变化规律的图形称为内力影响线。 简支梁跨中截面弯矩的影响线与跨中有集中力P时的M图相同。（X） 简支梁跨中C截面剪力影响线在C截面处有突变。 绝对最大弯矩是移动荷载下梁的各截面上最大的弯矩。 静定结构及超静定结构的内力影响线都是由直线组成。 图示结构Q影响线的CD段为斜直线。 (X) (V) (X) (X) (V) (V) (V) 19. 图示结构K断面的剪力影响线如图b所示。（V）
第七章影响线 一判断题 1. 图示梁AB与A0B0，其截面C与C0弯矩影响线和剪力影响线完全相同。（X） 题1图题2图 2. 图示结构Q E影响线的AC段纵标不为零。（X） 3. 图示梁K截面的M K影响线、Q K影响线形状如图a、b所示。 4. 图示梁的M C影响线、Q C影响线形状如图a、b所示。 5. 图示梁的M C影响线、M B影响线形状如图a、b所示。 6. 图示结构M B影响线的AB段纵标为零。 7. 图示梁跨中C截面弯矩影响线的物理意义是荷载P=1作用在截面C的弯矩图形。（X） 8. 用静力法作静定结构某量值的影响线与用机动法作该结构同一量值的影响线是不等价 的。（X） 9. 求某量值影响线方程的方法，与恒载作用下计算该量值的方法在原理上是相同的。（√） 10. 影响线是用于解决活载作用下结构的计算问题，它不能用于恒载作用下的计算。（X） 11. 移动荷载是指大小，指向不变，作用位置不断变化的荷载，所以不是静力荷载。（X） 12. 用静力法作影响线，影响线方程中的变量x代表截面位置的横坐标。（X） 13. 表示单位移动荷载作用下某指定截面的内力变化规律的图形称为内力影响线。（√） 14. 简支梁跨中截面弯矩的影响线与跨中有集中力P时的M图相同。（X） 15. 简支梁跨中C截面剪力影响线在C截面处有突变。（√） 16. 绝对最大弯矩是移动荷载下梁的各截面上最大的弯矩。（√） 17. 静定结构及超静定结构的内力影响线都是由直线组成。（X） 18. 图示结构Q C影响线的CD段为斜直线。 19. 图示结构K断面的剪力影响线如图b所示。（√） 题19图 20. 用机动法作得图a所示Q B左结构影响线如图b。 题20图题21图 21. 图示结构a杆的内力影响线如图b所示 22. 荷载处于某一最不利位置时，按梁内各截面得弯矩值竖标画出得图形，称为简支梁的弯
机械原理课程设计大作业 ——齿轮传动系统20 课程名称：机械原理课程设计 设计题目：齿轮传动系统分析 院系：机电工程学院 班级： 15 设计者： 学号： 115 指导教师：陈 设计时间： 2017年6月
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传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为，定轴齿轮传动的传动比为f ，则总传动比 f v p f v p f v p 令则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 425.24 *5.2250 .24max max 3=== f i i i 滑移齿轮传动的传动比为 333.5425 .2*5.2max 11== = f p v i i i 571.4425 .2*5.2714 .27max 22== = f p v i i i 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和1042,8,41，9,40,10======1=h ，径向间隙系数25.0=c ，分度圆压力角20=α，实际中心距 mm a 50'=。 根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为高度变位齿轮，其齿数：。它们的齿顶高系数1=h 间隙系数25.0=c ，分度圆压力角20=α,实际中心距mm a 51'=。圆锥齿轮15和16 29,17==1=h ，径向间隙系数，分度 圆压力角为（等于啮合角α）。
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机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮设计 院系：机电学院 班级： 1208103 完成者： xxxxxxx 学号： 11208103xx 指导教师：林琳 设计时间： 2014.5.2
工业大学 凸轮设计 一、设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮，其原始参数见表，据此设计该凸轮。 二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程(6 50π?≤ ≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，6 50π =Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得： ??? ?? ???? ??-=512sin 215650?ππ?S ；
?? ? ?????? ??-= 512cos 1601ππωv ； ?? ? ??= 512sin 1442 1?π ωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ π?π ≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（9 14π ?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，9 5'0π= Φ，6 s π = Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： ?? ? ???-+=)(59cos 125π?s ； ()π?ω--=59 sin 451v ； ()π?ω-=59 cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π 29 14≤≤） 0===a v s ； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图 根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。 ①位移线图 编程如下： %用t 代替转角 t=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5));
一、填空题：(每空1分，共22分) 1、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ－2002）推荐使用碳当量(或C E) 来衡量 低合金钢的焊接性能。 2、硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素，其中磷和氮易引起 钢材的 低温冷脆。 3、影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、循环荷载和循环次 数。 4、钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性 能、 Z向收缩率和冲击韧性。 5、主要焊接结构不能采用Q235 A 级钢，因含碳量不作交货条件，无法 保证含 碳量。 6、将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时，宜选择 E43 型焊条。 7、?钢结构设计规范?（GB50017－2003）规定：质量属于三级的焊缝， 焊缝的 抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的0.85 倍。 8、单轴对称的T形截面轴心受压构件，绕对称轴失稳时易发生弯扭失 稳， 绕非对称轴时易发生弯曲失稳。 9、轴心受压构件失稳时可能绕两主轴屈曲，设计时应遵循等稳定原则，如进 行梯形钢屋架设计时屋架端斜杆应采用不等边角钢长肢相连的截面型式。 10、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值 的
原则是构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于屈服应力，或不先于屈服），确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限 值的原则是构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不 低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳）。 11、荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简 支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将降低。 12、某梯形钢屋架，下弦支座处应设置刚性系杆，该系杆需要按受压杆 设计。 13、某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置横向加 劲肋， 若腹板高厚比为210，应设置纵向加劲肋。 二、单项选择题(每题2分，共14分) 1、最易产生脆性破坏的应力状态是B 。 (A) 单向压应力状态 (B) 三向拉应力状态 (C) 单向拉应力状态 (D) 二向拉一向压的应力状态 2、采用摩擦型高强螺栓连接的两块 所受的力为 B 。 (A) N (B) 0.875N (C) 0.75N (D) 0.5N 3、如图所示，两块钢板焊接，根据手工焊构造要求，焊角高度h f应满足 A
哈工大（威海）《机械原理》知识点整理 整理人：131310405郭勇辰 第一章 1.机械是机器与机构的总称。 2.机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，用来完成有用功、转 换能量或处理信息，以代替或减轻人类的劳动。 3.现代化机器具有四个组成部分：原动机、传动机、执行机构和控制系统。 4.一部机器通常包含一个或若干个机构。机构是一个具有相对机械运动的构件 系统，或称它是用来传递与变换运动和动力的可动装置。 第二章 1.构件与零件的区别在于：构件是运动的单元，而零件是制造的单元。一个构 件既可以是一个零件，也可以是由若干零件装配而成的刚性体。 2.运动副：两构件间的直接接触又能产生一定相对运动的活动连接成为运动副。 3.一个运动副引入的约束数目最多只能是5个，最少是1个。 4.运动链：若干构件通过运动副连接而成的构件系统称为运动链。运动链中各 构件首位封闭，则称为闭式链，否则为开式链。 5.机构：如果将运动链中的一个构件固定作为参考坐标系，则这种运动链称为 机构。 6.运动副的分类：把引入1个约束的运动副称为Ⅰ级副，以此类推；以面接触 的运动副称为低副，以点或线接触的运动副称为高副；如果两运动副元素间只能相互做平面平行运动，则称之为平面运动副，否则为空间运动副； 7.不按比例绘制的运动简图成为机构示意图。 8.机构运动简图的单位为m/mm（图纸上1mm所代表的真实长度）。 9.自由度：确定一个构件或机构的运动（或位置）所需的独立参数的数目。 10.机构具有确定运动的条件是：机构的自由度大于零，且机构的原动件数目等 于机构的自由度数。 11.计算自由度时注意三种情况：复合铰链、局部自由度、虚约束。 12.复合铰链：由两个以上构件在同一处构成的重合转动副。 13.局部自由度：不影响整个机构运动的自由度。
一.填空题（本大题共7小题，每空1分， 共15分） 1. 按照两连架杆可否作整周回转，平面连杆机构分为 、 和 。 2. 平面连杆机构的 角越大，机构的传力性能越好。 3. 运动副按接触形式的不同，分为 和 。 4．直齿圆柱齿轮正确啮合条件是两齿轮的 和 分别相等。 5. 凸轮从动件按其端部的形状可分为 从动件、 从动件和 从动件动件。 6. 机构具有确定运动的条件是： 。 7．通过将铰链四杆机构的转动副之一转化为移动副时，则可得到具有移动副的 机构、 机构、摇块机构和 机构。 二．选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分） 1. 要实现两相交轴之间的传动，可采用 传动。 A ．直齿圆柱齿轮 B ．斜齿圆柱齿轮 C ．直齿锥齿轮 D ．蜗杆蜗轮 2. 我国标准规定，对于标准直齿圆柱齿轮，其ha*= 。 A ．1 B ．0.25 C ．0.2 D ．0.8 3. 在机械传动中，若要得到大的传动比，则应采用 传动。 A. 圆锥齿轮 B. 圆柱齿轮 C. 蜗杆 D. 螺旋齿轮 4. 当四杆机构处于死点位置时，机构的压力角为 。 A ．0° B ．90° C ．45° D ．15° 5. 一般情况凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的 机构。 A ．转动副 B ．移动副 C ．高副 D ．空间副 6. 齿轮的渐开线形状取决于它的 直径。 A ．齿顶圆 B ．分度圆 C ．基圆 D ．齿根圆 7. 对于滚子从动件盘形凸轮机构，滚子半径 理论轮廓曲线外凸部分的最小曲率半径。 A ．必须小于 B ．必须大于 C ．可以等于 D ．与构件尺寸无关 8. 渐开线直齿圆柱齿轮中，齿距p ，法向齿距n p ，基圆齿距b p 三者之间的关系为 。 A.p p p n b <= B.p p p n b << C.p p p n b >> D. p p p n b => 9. 轻工机械中常需从动件作单向间歇运动，下列机构中不能实现该要求的是 。 Ａ．棘轮机构 Ｂ．凸轮机构 Ｃ．槽轮机构 Ｄ．摆动导杆机构 10. 生产工艺要求某机构将输入的匀速单向转动，转变为按正弦规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是 。
哈工大2008 年 春 季学期 钢结构基本原理及设计 试 题 一、 填空题：(每空1分，共20分) 1、 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载的 设计值；计算疲劳时，应采用荷载的 标准 值。 2、 钢材Q235B 中，235代表 屈服点 ，按脱氧方法该钢材属于 镇静 钢。 3、 对于普通碳素钢，随含碳量的增加，钢材的屈服点和抗拉强度 增高 ， 塑性和韧性 下降 ，焊接性能 变差 。 4、当采用三级质量受拉斜对接焊缝连接的板件，承受轴心力作用，当焊缝轴 线与轴心力方向间夹角满足 tan 1.5θ≤ ，焊缝强度可不计算 。 5、钢材的选用应根据结构的重要性 荷载特征、连接方法、工作环境、应力状态、钢材厚度 等因素综合考虑，选用合适的钢材。 6、钢材受三向同号拉应力作用，数值接近，即使单项应力值很大时，也不易 进入 塑性 状态，发生的破坏为 脆性 破坏。 7、 某梯形钢屋架，屋脊处应设 刚性 性系杆，该系杆按 受压 杆设计。 8、 轴心受压柱的柱脚底板厚度是按底板的 受弯 受力工作确定的。 9、 如下图突缘式支座加劲肋，应按承受支座反力的轴心受压构件计算梁平面外 （绕Z 轴）稳定，钢材Q235钢， 此受压构件截面面积值为 2960mm 2 ， 其长细比为 21.07 10、 格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定计算采用换算长细比是考虑剪切变形 的影响。 11、实腹式单向偏心受压构件的整体稳定，分为弯矩 作用平面内 的稳定和 弯矩 作用平面外 的稳定。 二、 单项选择题(每题2分，共16分) 1、对于Q235钢板，其厚度越大 D 。 1 1 10
2018年度广东省科学技术奖公示表项目名称复杂空间钢结构建造关键技术创新与应用 主要完成单位单位1 中建钢构有限公司 单位2 广东省建筑设计研究院单位3 哈尔滨工业大学（深圳）单位4 华南理工大学 主要完成人（职称、完成单位、工作单位）1.陈振明（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：全面负责项目技术研发，主要研发“复杂空间钢结构精益深化设计方法”“复杂空间钢结构数字化建造加工技术”“大跨空间钢结构高性能连接技术”研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量80%以上。）。） 2.罗赤宇（职称：教授级高工；工作单位：广东省建筑设计研究院；完成单位：广东省建筑设计研究院；主要贡献：复杂空间结构项目设计技术负责人，主要针对创新点1开展了工程设计方案及施工建造方案的分析论证，投入该项技术研究工作量占本人工作量40%以上。） 3.廖彪（职称：高级工程师；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要负责“大跨空间钢结构半刚性节点连接技术”、“大跨空间钢结构多功能支承体系”研发等，投入该项技术研究工作量占本人工作量70%以上。） 4.王湛（职称：教授；工作单位：华南理工大学；完成单位：华南理工大学；主要贡献：在整个钢结构结构体系中，理清新型复杂钢结构节点本构关系，进行结构体系的分析与优化设计，充分实现钢结构体系的高性能。重点集中研究钢结构节点研究的三个主要科学问题：（1）组件分析方法修正和改进研究；（2）模型相似性问题研究；（3）节点大数据相关模型研究。研究成果对于相关科学研究领域都具有普遍的、重要的科学意义与应用前景，有明显的经济效益和社会效益。投入该项技术研究工作量占本人工作量40%以上） 5.査晓雄（职称：教授；工作单位：哈尔滨工业大学（深圳）；完成单位：哈尔滨工业大学（深圳）；主要贡献：主要参与“大跨空间钢结构半刚性节点连接技术”研究，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上 6.廖选茂（职称：工程师；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量60%以上） 7.戴立先（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要负责空间异型钢结构高精度测控技术、复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上） 8.欧阳超（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上） 9.陈韬（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上） 10.唐齐超（职称：工程师；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与空间异型钢结构高精度测控技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上）
机械原理大作业二 课程名称： _______ 设计题目： 凸轮机构设计 院 系： ------------------------- 班 级： _________________________ 设计者： ________________________ 学 号： _________________________ 指导教师： ______________________ 哈尔滨工业大学 Harbin I nstituteof Techndogy
设计题目 如右图所示直动从动件盘形凸轮机构，选择一组凸轮机构的原始参数, 据此设计该凸轮机构。 凸轮机构原始参数 二.凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图 凸轮推杆升程运动方程：冷3唱—亦（中］ 156 12 .. v 」1 - cos()] 兀1 5 374.4 2 12 ? a 1si n( ) 兀 1 5 % t 表示转角， s 表示位移 t=0:0.01:5*pi/6; %升程阶段 s= [(6*t)/(5*pi)- 1/(2*pi)*si n(12*t/5)]*130; hold on plot(t,s);
t= 5*pi/6:0.01:pi; %远休止阶段 s=130; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; %回程阶段 s=65*[1+cos(9*(t-pi)/5)]; hold on plot(t,s); t=14*pi/9:0.01:2*pi; %近休止阶段 s=0; hold on plot(t,s); grid on % t表示转角，令3 1=1 t=0:0.01:5*pi/6; %升程阶段v=156*1*[1-cos(12*t/5)]/pi hold on plot(t,v); t= 5*pi/6:0.01:pi; %远休止阶段
模拟试题三： 一、填空题（每空1分，共计22） 1、钢结构防腐常采用的方法有________，________。 [点击查看答案]答：涂防腐漆、混凝土包裹 2、衡量钢材承受动荷时抵抗脆性破坏的指标是________。 [点击查看答案]答：冲击韧性 3、材料为Q235B的两个钢构件相焊接时，应选择_________型焊条。 [点击查看答案]答：E43 4、钢材在热加工过程中产生裂纹，可能是由于材料中的________元素含量过高。 [点击查看答案]答：硫(S) 5、在钢结构施工及验收规范中，焊缝的质量检验标准分为________级。 [点击查看答案]答：三 6、某连接采用承压型螺栓，M20，端矩为40mm，从构造角度分析此连接可能发生________破坏。 [点击查看答案]答：(板件被)冲剪破坏 7、摩擦型高强螺栓依靠________传力，以________为承载力的极限状态。 [点击查看答案]答：板间摩擦阻力、摩擦阻力被克服 8、轴心受压杆有________种稳定平衡壮态，其稳定属于第________类稳定。
[点击查看答案]答：二、一 9、某单轴对称截面轴心受压构件，若绕对称主轴失稳，将是________屈曲，若绕对非称主轴失稳，将是________屈曲。 [点击查看答案]答：弯扭、弯曲 10、某梁材料为Q235，当腹板高厚比h0/t w=100时，为保证腹板的局部稳定应设置________加劲助, 当腹板h0/t w=180时，应设置________加劲助。 [点击查看答案]答：横向、纵向 11、在梁的设计过程中，限制梁的挠度，属于________极限状态设计法。 [点击查看答案]答：正常使用 12、实腹式压弯构件的整体失稳形式可分为在弯矩作用平面内的________失稳和在弯矩作用平面外的________失稳。 [点击查看答案]答：平面内、平面外 13、格构式柱受压弯作用，截面面积为480cm2，钢材Q235B，f=205N/mm2。弯矩产生的截面水平剪力为100KN，计算缀件时所使用的柱截面水平剪力为________kN。 [点击查看答案]答：115.8 14、梯形钢屋架节点板的厚度是根据_________确定的。 [点击查看答案]答：受力最大的腹杆内力
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械原理大作业一 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 院系：机电学院 班级：1208105 分析者：殷琪 学号： 指导教师：丁刚 设计时间： 哈尔滨工业大学 设计说明书 1 、题目 如图所示机构，一只机构各构件的尺寸为AB=100mm，BC=，CE=，BE=，CD=，AD=，AF=7AB，DF=，∠BCE=139?。构件1的角速度为ω1=10rad/s，试求构件2上点E的轨迹及构件5的角位移、角速度和角加速度，并对计算结果进行分析。 2、机构结构分析
该机构由6个构件组成，4和5之间通过移动副连接，其他各构件之间通过转动副连接，主动件为杆1，杆2、3、4、5为从动件，2和3组成Ⅱ级RRR 基本杆组，4和5组成Ⅱ级RPR 基本杆组。 如图建立坐标系 3、各基本杆组的运动分析数学模型 1) 位置分析 2) 速度和加速度分析 将上式对时间t 求导，可得速度方程： 将上式对时间t 求导，可得加速度方程: RRR Ⅱ级杆组的运动分析 如下图所示 当已知RRR 杆组中两杆长L BC 、L CD 和两外副B 、D 的位置和运动时，求内副C 的位置、两杆的角位置、角运动以及E 点的运动。 1) 位置方程 由移项消去j ?后可求得i ?： 式中， 可求得j ?： E 点坐标方程： 其中 2) 速度方程 两杆角速度方程为 式中， 点E 速度方程为 3) 加速度方程 两杆角加速度为 式中， 点E 加速度方程为 RPR Ⅱ级杆组的运动分析 （1） 位移方程 （2）速度方程 其中 （3）加速度方程 4、 计算编程 利用MATLAB 软件进行编程，程序如下: % 点B 和AB 杆运动状态分析 >>r=pi/180; w 1=10; e 1=0; l 1=100; Xa=0; Ya=0;
哈尔滨工业大学2009年春季钢结构基本原理及设计考试试题 一、填空题：(每空1分，共22分) 1、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ－2002）推荐使用来衡量低合金钢的焊接性能。 2、硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素，其中和易引起钢材的低温冷脆。 3、影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、和。 4、钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、、和 。 5、主要焊接结构不能采用Q235 级钢，因含碳量不作交货条件，无法保证含碳量。 6、将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时，宜选择型焊条。 7、?钢结构设计规范?（GB50017－2003）规定：质量属于三级的焊缝，焊缝的抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的倍。 8、单轴对称的T形截面轴心受压构件，绕对称轴失稳时易发生失稳，绕非对称轴时易发 生失稳。 9、轴心受压构件失稳时可能绕两主轴屈曲，设计时应遵循原则，如进行梯形钢屋架设计时屋架端斜杆应采用的截面型式。 10、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值的原则 是，确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限值的原则 是。 11、荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将。 12、某梯形钢屋架，下弦支座处应设置系杆，该系杆需要按杆设计。 13、某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置加劲肋，若腹板高厚比为210，应设置加劲肋。 二、单项选择题(每题2分，共14分) 1、最易产生脆性破坏的应力状态是。 (A) 单向压应力状态 (B) 三向拉应力状态 (C) 单向拉应力状态 (D) 二向拉一向压的应力状态 2、采用摩擦型高强螺栓连接的两块钢板，如图所示，I－I危险截面所受的力为。 (A) N (B) 0.875N (C) 0.75N (D) 0.5N 3、如图所示，两块钢板焊接，根据手工焊构造要求，焊角高度h f应满足要求。 (A) 6≤h f≤8~9mm (B) 6≤h f≤12mm (C) 5≤h f≤8~9mm (D) 6≤h f≤10mm 4、受弯构件考虑屈曲后强度时，下列说法正确的为。 (A) 腹板抗弯承载力提高 (B) 腹板抗剪承载力提高 (C) 腹板抗弯、抗剪承载力均提高 (D) 腹板抗弯承载力提高，抗剪承载力降低
设计说明书 1 设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见下表，据此设计该凸轮机构。 2、推杆升程、回程运动方程及位移、速度、加速度线图 2.1凸轮运动理论分析 推程运动方程：01cos 2h s π?????= -?? ?Φ???? 1 00sin 2h v πωπ??? = ?ΦΦ?? 22 12 00cos 2h a πωπ??? = ?ΦΦ?? 回程运动方程： ()0' 01s s h ?-Φ+Φ??=-??Φ?? 1'0 h v ω=-Φ 0a = 2.2求位移、速度、加速度线图MATLAB 程序 pi= 3.1415926; c=pi/180; h=140; f0=120; fs=45; f01=90; fs1=105; %升程 f=0:1:360; for n=0:f0 s(n+1)=h/2*(1-cos(pi/f0*f(n+1)));
v(n+1)=pi*h/(2*f0*c)*sin(pi/f0*f(n+1)); a(n+1)=pi^2*h/(2*f0^2*c^2)*cos(pi/f0*f(n+1)); end %远休程 for n=f0:f0+fs s(n+1)=140; v(n+1)=0; a(n+1)=0; end %回程 for n=f0+fs:f0+fs+f01 s(n+1)=h*(1-(f(n+1)-(f0+fs))/f01); v(n+1)=-h/(f01*c); a(n+1)=0; end %近休程 for n=f0+fs+f01:360; s(n+1)=0; v(n+1)=0; a(n+1)=0; end figure(1);plot(f,s,'k');xlabel('\phi/\circ');ylabel('s/mm');grid on;title('推杆位移线图') figure(2);plot(f,v,'k');xlabel('\phi/\circ');ylabel('v/(mm/s)');grid on;title('推杆速度线图') figure(3);plot(f,a,'k');xlabel('\phi/\circ');ylabel('a/(mm/s2');grid on;title('推杆加速度线图') 2.3位移、速度、加速度线图
哈工大机械原理课程—产品包装线方案9
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：机械原理课程设计 设计题目：产品包装生产线（方案9） 院系：机电工程学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师：陈明 设计时间：2013.07.01-2013.07.05
哈尔滨工业大学 目录 一．题目要求 (3) 二．题目解答 1.工艺方法分析 (3) 2.运动功能分析及图示 (4) 3.系统运动方案的拟定 (8) 4.系统运动方案设计 (13) 5.运动方案执行构件的运动时序分析 (19) 6.运动循环图 (21)
产品包装生产线(方案9) 1.题目要求 如图1所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长*宽*高=500*200*200，采取步进式输送方式，将第一包和第二包产品送至托盘A上（托盘A上平面与输送线1的上平面同高），每送一包产品至托盘A上，托盘A下降200mm。当第三包产品送到托盘A上后，托盘A上升405mm、顺时针旋转90°，把产品推入输送线2。然后，托盘A逆时针回转90°、下降5mm恢复至原始位置。原动机转速为1430rpm，产品输送量分三档可调，每分钟向输送线2分别输送6、12、18件小包装产品。 图1功能简图
2.题目解答 （1）工艺方法分析 由题目和功能简图可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行机构1，在A处使产品上升、转位的是执行构件2，在A处把产品推到下一个工位的是执行构件3，三个执行构件的运动协调关系如图所示。 下图中T1为执行构件1的工作周期，T2是执行构件2的工作周期，T3是执行构件3的工作周期，T3’是执行构件3的动作周期。由图2可以看出，执行构件1是作连续往复移动的，而执行构件2则有一个间歇往复运动和一个间歇转动，执行构件3作一个间歇往复运动。三个执行构件的工作周期关系为：3T1= T2= T3。执行构件3的动作周期为其工作周期的1/20。 图2 运动循环图 （2）运动功能分析及运动功能系统图 根据前面的分析可知，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有运动功能如