機(jī)械電子工程專業(yè)綜合考研經(jīng)典試題答案解析

機(jī)械電子工程專業(yè)綜合考研經(jīng)典試題答案解析機(jī)械電子工程專業(yè)綜合考研經(jīng)典試題答案解析第一部分理論力學(xué)填空題解：如下圖所示，可在點(diǎn)對(duì)題述運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解：圓盤(pán)繞點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；滑塊水平向右直線運(yùn)動(dòng)；桿受牽連作繞軸的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由此可得出，故可得知。又根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)可知，則；同理可得。由于該題所述牽連運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)，因而要選判斷科氏加速度的方向：根據(jù)右手定則，可得其方向如下圖所示：接下來(lái)可再根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)依次確定、、、的方向如上圖所示，由此再根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成定理可得，同時(shí)根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)及科氏加速度的性質(zhì)，并將上式各加速度在軸上投影可得；同時(shí)由于圓盤(pán)繞點(diǎn)作勻角速度運(yùn)動(dòng)，故，進(jìn)一步可得，故。解：設(shè)任意瞬時(shí)，圓柱體的質(zhì)心加速度為，角加速度為，重物的加速度為，則根據(jù)動(dòng)量定理和圓周運(yùn)動(dòng)的向心力性質(zhì)及加速度合成定理，必有：，由圖示可知，，，即，進(jìn)而可推得，即；由摩擦力的公式可知，，由此可推得，由題意，，可推得。由剛體動(dòng)力學(xué)靜平衡條件可得，即，又，故可推得，同時(shí)，由題意可知，則故可推得，即。解：選定桿與及、滑塊組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)題意可繪制出如下圖所示的受力分析：則該系統(tǒng)有5個(gè)活動(dòng)部件，存在5個(gè)旋轉(zhuǎn)副、2個(gè)移動(dòng)副，故其自由度為個(gè)自由度；因此可選擇為廣義坐標(biāo)，利用解析法求解：通過(guò)主動(dòng)力偶、滑塊的驅(qū)動(dòng)力作用點(diǎn)處相應(yīng)坐標(biāo)、的變分，確定點(diǎn)鉛垂方向和點(diǎn)水平方向的虛位移：，，虛功之和為，根據(jù)虛位移原理得，即。解：根據(jù)題意可做出如下圖所示的斷繩后的受力分析：由該圖我們可以看出在斷繩前，其重心為點(diǎn)，但在斷繩后其重心遷移至點(diǎn)。由此可以繪制出如上圖所示，慣性力系方向簡(jiǎn)化結(jié)果，則必有，，方向如圖所示。解：=1\*GB2⑴根據(jù)題意我們可以繪制如下所示的運(yùn)動(dòng)分析，因而可知系統(tǒng)存在兩個(gè)自由度，因此可取廣義坐標(biāo)，其動(dòng)能為，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，，，則；同時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的定義可求得，故。根據(jù)上圖我們可以看出系統(tǒng)的有勢(shì)力為小球與物塊的重力，因而系統(tǒng)的勢(shì)能由系統(tǒng)的重力做功決定，由于物塊的運(yùn)動(dòng)僅為水平運(yùn)動(dòng)，因而重力沒(méi)有做功，因而系統(tǒng)的勢(shì)能僅與物塊的重力做功有關(guān)，故；根據(jù)以上的分析可知拉格朗日函數(shù)為因而系統(tǒng)的廣義動(dòng)量積分，由于，則；由拉格朗日方程的廣義能量積分求解公式可得；由于，則。解：由題意可以做出如下圖所示的運(yùn)動(dòng)分析：由此其運(yùn)動(dòng)可分解為：滑塊4豎直向下運(yùn)動(dòng)（可忽略）；桿繞逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；桿與圓盤(pán)3接觸點(diǎn)端水平向右運(yùn)動(dòng)；圓盤(pán)3逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（牽連運(yùn)動(dòng)）。則系統(tǒng)在水平位置的動(dòng)能為，即；同時(shí)根據(jù)上圖可得水平位置時(shí)，，即，故；由于系統(tǒng)只有重力做功，故有，即，故，；由于當(dāng)彈簧壓縮量最大的時(shí)候，所有的動(dòng)能與勢(shì)能將全部轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能：故可得，即，因此可得。第三部分機(jī)械設(shè)計(jì)一、選擇題解：為了避免螺栓承受附加的彎曲載荷。除了要在結(jié)構(gòu)上設(shè)法保證載荷不偏心外，還應(yīng)在工藝上保證被聯(lián)接件、螺母和螺栓頭部的支承面平整，并與螺栓軸線相垂直。在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座。當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈等。因此應(yīng)選擇。解：牙型為三角形，內(nèi)外螺紋旋合后留有徑向間隙。強(qiáng)度高是細(xì)牙和粗牙螺紋的區(qū)別，因此應(yīng)排除，對(duì)于、顯然不是各類螺栓的基本功能和加工區(qū)別，故應(yīng)選擇。解：帶傳動(dòng)在工作時(shí)，帶受到拉力后要產(chǎn)生彈性變形。但由于緊邊和松邊的拉力不同，因而彈性變形也不同。當(dāng)緊邊在點(diǎn)繞上主動(dòng)輪時(shí)（如下圖），其所承受的拉力為，此時(shí)帶的線速度和主動(dòng)輪的圓周速度（均指帶輪的節(jié)圓圓周速度）相等。在帶由點(diǎn)轉(zhuǎn)到點(diǎn)的過(guò)程中，帶所受的拉力由逐漸降低到，帶的彈性變形也就隨之逐漸減小，因而帶沿帶輪的運(yùn)動(dòng)是一面繞進(jìn)、一面向后收縮，所以帶的速度便過(guò)渡到逐漸低于主動(dòng)輪的圓周速度。這就說(shuō)明了帶在繞經(jīng)主動(dòng)輪緣的過(guò)程中，在帶與主動(dòng)輪緣之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。相對(duì)滑動(dòng)現(xiàn)象也發(fā)生在從動(dòng)輪上，但情況恰恰相反，帶繞過(guò)從動(dòng)輪時(shí)，拉力由增大到，彈性變形隨之逐漸增加，因而帶沿帶輪的運(yùn)動(dòng)是一面繞進(jìn)，一面向前伸長(zhǎng)，所以帶的速度便過(guò)渡到逐漸高于從動(dòng)輪的圓周速度，亦即帶與從動(dòng)輪間也發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。這種由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪間的滑動(dòng)，稱為帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)。因此應(yīng)選擇。解：考察鍵連接的設(shè)計(jì)過(guò)程與順序，應(yīng)選擇。解：考察鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性：鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性因?yàn)殒準(zhǔn)怯蓜傂枣湽?jié)通過(guò)銷軸鉸接而成，當(dāng)鏈繞在鏈輪上時(shí)，其鏈節(jié)與相應(yīng)的輪齒嚙合后，這一段鏈條將曲折成正多邊形的一部分（如下圖）。該正多邊形的邊長(zhǎng)等于鏈條的節(jié)距，邊數(shù)等于鏈輪的齒數(shù)。鏈輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，隨之轉(zhuǎn)過(guò)的鏈長(zhǎng)為，所以鏈的平均速度為：鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：通常用上述兩公式來(lái)求解鏈速和傳動(dòng)比，它們反映的僅是平均值。事實(shí)上，即使主動(dòng)鏈輪的角速度為常數(shù)，其瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比都是變化的，而且是按每一鏈節(jié)的嚙合過(guò)程作周期性的變化。如上圖所示，鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，繞在鏈輪上的鏈條，只有其鉸鏈的銷軸的軸心是沿著鏈輪分度圓運(yùn)動(dòng)的，而鏈節(jié)其余部分的運(yùn)動(dòng)軌跡均不在分度圓上。若主動(dòng)鏈輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該鏈節(jié)的鉸鏈銷軸的軸心作等速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)以鏈輪分度圓半徑近似取代節(jié)圓半徑，則其圓周速度。為了便于分析，設(shè)鏈傳動(dòng)在工作時(shí)，主動(dòng)邊始終處于水平位置。這樣可分解為沿著鏈條前進(jìn)方向的水平分速度和作上下運(yùn)動(dòng)的垂直分速度，其值分別為：，式中是主動(dòng)輪上最后進(jìn)入嚙合的鏈節(jié)鉸鏈的銷軸的圓周速度與水平線的交角，它也是嚙入過(guò)程中，鏈節(jié)鉸鏈在主動(dòng)輪上的相位角。從銷軸進(jìn)入鉸鏈嚙合位置到銷軸也進(jìn)入鉸鏈嚙合位置為止，角是從到之間變化的。當(dāng)時(shí)，，；當(dāng)時(shí)，，。由此可見(jiàn)，主動(dòng)鏈輪雖作等角速度回轉(zhuǎn)，而鏈條前進(jìn)的瞬時(shí)速度卻周期性地由小變大，又由大變小。每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)鏈節(jié)，鏈速的變化就重復(fù)一次，鏈輪的節(jié)距越大，齒數(shù)越少，角的變化范圍就越大，鏈速的變化也就越大。與此同時(shí)，鉸鏈銷軸作上下運(yùn)動(dòng)的垂直分速度也在周期性地變化，導(dǎo)致鏈沿鉛垂方向產(chǎn)生有規(guī)律的振動(dòng)。同前理，每一鏈節(jié)在與從動(dòng)鏈輪輪齒嚙合的過(guò)程中，鏈節(jié)鉸鏈在從動(dòng)鏈輪上的相位角，亦不斷地在的范圍內(nèi)變化（如上頁(yè)圖），所以從動(dòng)鏈輪的角速度為鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比由上式可知，隨著角和角的不斷變化，鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比也是不斷變化的。當(dāng)主動(dòng)鏈輪以等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)鏈輪的角速度將周期性地變動(dòng)。只有在，且傳動(dòng)的中心距恰為節(jié)距的整數(shù)倍時(shí)（此時(shí)恒成立），傳動(dòng)比才能在全部嚙合過(guò)程中保持不變，即恒為1。上述鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點(diǎn)所造成的，故稱為鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)。根據(jù)以上分析可知為了減少這種多邊形效應(yīng)，即減少角的變化范圍，故應(yīng)減小節(jié)距或增大齒數(shù)，故排除。鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷鏈傳動(dòng)在工作過(guò)程中，鏈條和從動(dòng)鏈都是作周期性的變速運(yùn)動(dòng)，因而造成和從動(dòng)鏈輪相連的零件也產(chǎn)生周期性的速度變化，從而引起了動(dòng)載荷。動(dòng)載荷的大小與回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量和加速度的大小有關(guān)。鏈條前進(jìn)的加速度引起的動(dòng)載荷為式中：代表緊邊鏈條的質(zhì)量，代表鏈條加速度。當(dāng)時(shí)，式中為鏈節(jié)距，。從動(dòng)鏈輪的角加速度引起的動(dòng)載荷為式中：代表從動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到從動(dòng)鏈輪軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，代表從動(dòng)鏈輪的角速度，代表從動(dòng)鏈輪的分度圓半徑。計(jì)算結(jié)果表明，鏈輪的轉(zhuǎn)速越高，節(jié)距越大，齒數(shù)越少（對(duì)相同的鏈輪直徑），則傳動(dòng)的動(dòng)載荷就越大。同時(shí)，由于鏈輪沿垂直方向的分速度也在作周期性變化，將使鏈條發(fā)生橫向振動(dòng)，甚至發(fā)生共振。這也是鏈傳動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)載荷的重要原因之一。根據(jù)以上分析可得，為減輕動(dòng)載荷，應(yīng)減少節(jié)距，增大齒數(shù)；同時(shí)結(jié)合=1\*GB2⑴的分析可得應(yīng)選擇。解：考察各類聯(lián)軸器的特點(diǎn)與性質(zhì)，對(duì)于載荷具有沖擊、振動(dòng)，應(yīng)采用具有緩沖吸振的彈性聯(lián)軸器，故應(yīng)選擇。解：由于滑動(dòng)速度過(guò)高，會(huì)加速磨損而使軸承報(bào)廢。這是因?yàn)橹皇瞧骄鶋毫?，?shí)際上，在軸發(fā)生彎曲或不同心等引起的一系列誤差及振動(dòng)的影響下，軸承邊緣可能產(chǎn)生相當(dāng)高的壓力，因而局部區(qū)域的值還會(huì)超過(guò)許用值。故應(yīng)選擇。第五部分微型計(jì)算機(jī)原理及其應(yīng)用一、填空題解：十進(jìn)制數(shù)連除，余數(shù)倒序排列，直至商零，可得答案；方法同上；將二進(jìn)制數(shù)以一字節(jié)表示兩位的方法顯示可得答案；按一字節(jié)存放一位十進(jìn)制數(shù)表示。解：ADD代表不帶進(jìn)位（對(duì)CF無(wú)影響）的加法指令，將BX與AX相加后可得AX，然后根據(jù)所得結(jié)果可分析標(biāo)志寄存器狀態(tài)（SF代表標(biāo)志位，ZF代表零標(biāo)志，AF代表輔助進(jìn)/借位，PF代表奇偶標(biāo)志，CF代表進(jìn)/借位標(biāo)志，OF代表溢出標(biāo)志）；ADC代表帶進(jìn)位的加法指令，方法同上；SBB代表帶借位減法指令，將BX與AX相減后可得AX，標(biāo)志寄存器狀態(tài)分析同上；NEG代表求補(bǔ)碼指令，將AX先轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，然后所有位全部取反后再加1可得結(jié)果，標(biāo)志寄存器狀態(tài)分析同上；AND代表邏輯與指令，將BX與AX進(jìn)行邏輯與運(yùn)算（根據(jù)真值表）后可得AX，標(biāo)志寄存器狀態(tài)分析同上；OR代表邏輯或指令，將BX與AX進(jìn)行邏輯或運(yùn)算（根據(jù)真值表）后可得AX，標(biāo)志寄存器狀態(tài)分析同上；XOR代表異或指令，即將BX與AX先取反得與，然后進(jìn)行的運(yùn)算后可得結(jié)果，標(biāo)志寄存器狀態(tài)分析同上；IMUL代表帶符號(hào)數(shù)乘法指令，解：計(jì)算BP+S