第23练 平面机构-江苏省机电类专业综合《机械基础考点同步练》

江苏省 机电类专业综合编写说明：《机械基础考点同步练》严格依据《江苏省中职职教高考专业综合理论考试大纲》（2025版新考纲）编写，全面考查学生基础知识与核心技能。考点精准覆盖，每个试卷的核心考点均源自考纲，确保复习内容不偏离考试方向，实现精准复习，旨在科学评估教学成效，有效促进学生发展。 《机械基础》 第23练 平面机构 考试时间60分钟 满分100分 班级 姓名 学号 成绩 考点定位 2.2.1 平面机构 2.2.1.1 了解平面机构。 2.2.1.2 了解平面运动副及分类，理解平面运动副的结构分类及符号。 2.2.1.3 掌握简单平面机构的运动简图，并能判断机构是否具有确定的运动关系。 一. 判断题(本大题共10小题，每小题2分，共20分。下列每小题表述正确的，在答题卡上将 对应题号A 选项的方框涂满、涂黑，表述错误的将B 选项的方框涂满、涂黑) 1. 机构是一个用来传递运动和力的可动装置系统。( ) 【答案】A 【答案】机构的核心功能就是传递或转换运动和力。 2. 平面机构中所有构件的运动轨迹都在同一平面或相互平行的平面内。 ( ) 【答案】A 【解析】这是平面机构的定义。其所有运动均为平面运动。 3. 运动副是指两个构件之间的活动连接，这种连接允许它们之间产生一定的相对运动。( ) 【答案】A 【解析】这是运动副的基本定义，强调“活动连接”和“允许相对运动”。 4. 低副是通过点或线接触而构成的运动副，如齿轮副和凸轮副。( ) 【答案】B 【解析】描述的是高副的特征。低副是通过面接触构成的，如转动副和移动副。 5. 转动副（回转副）限制了构件之间的所有相对移动，只允许相对转动。( ) 【答案】A 【解析】转动副只保留一个绕轴线的转动自由度，其余移动自由度均被约束。 6. 在机构运动简图中，固定不动的机架常用带有斜线的三角形表示。( ) 【答案】B 【解析】在标准机构运动简图符号中，机架（固定件）通常用带有剖面线的矩形或圆圈表示，而不是三角形。 7. 机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数目等于机构的自由度数目。( ) 【答案】A 【解析】这是机构运动确定性原理的核心内容，是判断机构能否正常工作的关键。 8. 一个机构的自由度数计算出来是2，如果只有一个原动件（如一个电机驱动），该机构的运动将是确定的。( ) 【答案】B 【解析】自由度为2，需要2个原动件才能有确定运动。只有1个原动件会导致运动不确定或卡死。 9. 两个构件通过焊接方式连接在一起，它们之间构成了一个运动副。( ) 【答案】B 【解析】焊接使两个构件固结为一个整体，之间没有相对运动，因此不构成运动副。 10. 绘制机构运动简图时，只需要画出构件的形状和大小，不需要考虑运动副的类型和位置。( ) 【答案】B 【解析】机构运动简图的核心是抽象出与运动相关的要素（构件、运动副），忽略形状和大小，以表达机构运动原理。 二. 单项选择题(本大题共12小题，每小题3分，共36分。在下列每小题中，选出一个正确答案，将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑) 1. 下列选项中，属于平面高副的是什么？( ) A. 滑动轴承 B. 螺母与螺杆 C. 火车轮与钢轨 D. 门窗合页 【答案】C 【解析】 高副为点或线接触。火车轮缘与钢轨是线接触，允许相对滚动和滑动。 2. 在机构运动简图符号中，带有剖面线的构件代表什么？( ) A. 原动件 B. 从动件 C. 机架 D. 连杆 【答案】C 【解析】 剖面线或阴影线是机构简图中表示固定不动机架（固定件）的标准符号。 3. 平面机构中，一个不受任何约束的构件具有多少个自由度？( ) A. 2 B. 3 C. 4 D. 6 【答案】B 【解析】平面自由构件可沿X、Y轴移动和绕垂直于平面的轴转动，共3个自由度。 4. 下列连接中，不能视为运动副的是什么？( ) A. 轴与轴承 B. 活塞与气缸 C. 螺栓与螺母（拧紧后） D. 一对相互啮合的齿轮 【答案】C 【解析】拧紧后的螺栓与螺母之间几乎无法产生相对运动，已固连。 5. 对于平面机构，一个低副会引入几个约束，减少几个自由度？( ) A. 1，1 B. 2，2 C. 3，3 D. 4，4 【答案】B 【解析】平面低副（转动副、移动副）限制了两个相对移动，保留了1个自由度（转动或移动），故引入2个约束。 6. 计算平面机构自由度时，对于复合铰链，若有m个构件在该处联接，其转动副的数目应为什么？( ) A. 1 B. m C. m-1 D. m+1 【答案】C 【解析】关键概念。m个构件汇交形成的复合铰链，其转动副数目等于构件数减1，即(m-1)个。 7. 机构运动简图与实际机构相比，最主要的特点是什么？( ) A. 按比例绘制，外形相似 B. 零件数目相同 C. 运动特征完全相同 D. 制造材料相同 【答案】C 【解析】机构运动简图是抽象模型，其核心目的是准确反映机构的运动原理和特征，与外形、材料无关。 8. 家用折叠剪刀（两个刀片通过一个销轴连接）可以简化为一个最基本的机构，它包含的运动副是什么？( ) A. 一个移动副 B. 两个转动副 C. 一个转动副 D. 一个高副 【答案】C 【解析】两片剪刀通过一个销轴连接，只允许相对转动，构成一个转动副（低副）。 9. 在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则该机构为什么？( ) A. 双曲柄机构 B. 曲柄摇杆机构 C. 双摇杆机构 D. 曲柄滑块机构 【答案】C 【解析】根据“杆长和条件”，不满足曲柄存在条件（最短杆与最长杆长度之和不大于其余两杆长度之和）时，无论取哪一杆为机架，均为双摇杆机构。 10. 当机构的自由度数F ≤ 0时，说明什么？( ) A. 机构可以运动 B. 机构是一个桁架（静定结构） C. 机构原动件数不足 D. 机构具有确定运动 【答案】B 【解析】F≤0意味着约束过多，构件间无相对运动，整体成为一个刚性结构（桁架）。 11.绘制机构运动简图的第一步是什么？( ) A. 计算自由度 B. 选择视图投影面 C. 测量各构件尺寸 D. 找出所有构件和运动副 【答案】D 【解析】绘制步骤为：分析运动，找出机架、原动件、从动件；确定运动副类型和位置；选择视图；按比例绘图。 12.下列机构中，原动件数目与自由度数目相等的是什么？( ) A. 一个自由度为3的五杆机构，用2个电机驱动 B. 一个自由度为1的曲柄摇杆机构，用1个电机驱动 C. 一个自由度为2的七杆机构，用1个电机驱动 D. 一个自由度为0的三角形支架 【答案】B 【解析】只有B选项满足“原动件数 = 自由度数”这一机构具有确定运动的条件。 三. 填空题(本大题共14小题20空，每空1分，共20分) 1. 使两构件直接接触并能产生一定相对运动的______称为运动副。 【答案】连接 【解析】考查运动副定义的关键词。 2. 根据运动副的接触形式，平面运动副可分为______和______两大类。 【答案】低副；高副 【解析】平面运动副的基本分类。 3. 平面低副主要包括______和______。 【答案】转动副（或铰链）；移动副 【解析】平面低副的两种具体形式。 4. 在平面机构中，每个低副会引入____个约束，每个高副会引入____个约束。 【答案】 2；1 【解析】重要结论。低副约束两个移动，高副约束一个沿公法线方向的移动。 5. 机构中相对于参考坐标系静止不动的构件称为______。 【答案】机架（或固定件） 【解析】考查机构组成中机架的定义。 6. 机构中由外界给定已知运动规律的构件称为______。 【答案】原动件（或主动件） 【解析】考查机构组成中原动件的定义。 7. 用于表示机构各构件间相对运动关系的简化图形，称为机构______。 【答案】运动简图 【解析】考查机构运动简图的定义。 8. 在计算平面机构自由度时，对于局部自由度（如滚子），常用的处理方法是______。 【答案】将其“焊死”或“固化”（即将其与相连构件视为一个整体） 【解析】考查局部自由度的处理方法，目的是消除其对整体自由度计算的干扰。 9. 在计算平面机构自由度时，对于不起实际约束作用的重复约束，称为______，应将其去除不计。 【答案】虚约束（或冗余约束） 【解析】考查虚约束的概念。 10. 铰链四杆机构中，不与机架相连的中间构件称为______。 【答案】连杆 【解析】考查铰链四杆机构各构件的名称。 11. 机构要具有确定的相对运动，其必要条件是原动件的数目______机构的自由度数。（填“大于”、“等于”或“小于”） 【答案】等于 【解析】机构运动确定性原理的核心关系。 13. 用简单的线条和规定的符号表示构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置的图，称为______。 【答案】机构运动简图 【解析】对机构运动简图定义的更完整描述。 13. 三个或三个以上构件在同一处以______相联接，构成复合铰链。 【答案】转动副 【解析】考查复合铰链的构成条件。 14. 平面机构自由度计算的公式（科氏公式）为F = ______。（请写出公式） 【答案】F = 3n - 2PL - PH （其中n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数） 【解析】考查平面机构自由度计算的基本公式。 四. 问答题(本大题共4小题，共24分) 1. (共6分)简述平面运动副中低副和高副的主要区别，并各举一个实例。 【答案】 低副与高副的主要区别在于接触形式、约束数和磨损情况。低副通过面接触连接，例如滑动轴承（转动副）和活塞与气缸（移动副），它引入两个约束，承载能力大，磨损较均匀，但摩擦损耗也较大。高副通过点或线接触连接，例如凸轮与从动件、一对啮合的齿轮，它只引入一个约束，能实现复杂的运动规律，但接触处压强高，磨损更集中，需要更高的材料和润滑要求。简而言之，低副稳重耐用，高副灵活精准。 2. (共6分)绘制机构运动简图的主要目的是什么？它有何特点。 【答案】 绘制机构运动简图的主要目的是撇开实际机构的复杂外形和具体结构，抽象出其本质的运动特征和传递关系，以便于进行机构的运动分析、动力分析和方案设计比较。它的主要特点是：1）简明性：用简单的线条和标准符号代表构件和运动副；2）抽象性：忽略与运动无关的零件形状、截面尺寸和制造材料；3）准确性：按比例绘制，能准确反映各运动副间的相对位置和尺寸关系；4）通用性：是工程师和技术人员进行技术交流的共同语言。它是对机构功能原理的高度概括。 3. (共6分)什么是机构的自由度？如何判断一个平面机构是否具有确定的相对运动。 【答案】 机构的自由度是指机构中各构件相对于机架所具有的独立运动数目。它描述了机构运动的可能性和灵活性。判断一个平面机构是否具有确定相对运动的关键在于比较机构的原动件数目与其自由度数F。根据机构运动确定性原理：当原动件数目小于F时，机构运动不确定，会出现乱动或卡滞；当原动件数目大于F时，机构会在薄弱处损坏或卡死；只有当原动件数目恰好等于F时，机构中所有构件的运动才是完全确定和可预测的。因此，计算自由度并合理配置原动件是设计和使用机构的基础。 4. (共6分)在计算平面机构自由度时，需要注意哪几种特殊情况？应如何处理。 【答案】 计算平面机构自由度时，需特别注意三种特殊情况，否则会得出错误结果。第一是复合铰链，即多个构件在同一轴线上形成的转动副。处理方法是：若m个构件汇交，则该处实际转动副数目为(m-1)个。第二是局部自由度，常见于滚子从动件中的滚子转动，它不影响整个机构的输出运动。处理方法是将滚子与其相连的构件“焊死”视为一体，在计算前先将其去除。第三是虚约束，即对机构运动实际不起限制作用的重复约束。处理方法是先识别出虚约束（如对称结构、特定几何条件形成的轨迹重合等），并在计算时将其对应的构件和运动副不计入公式。正确处理这些情况，才能得到正确的机构自由度。 学科网（北京）股份有限公司 $ 江苏省 机电类专业综合编写说明：《机械基础考点同步练》严格依据《江苏省中职职教高考专业综合理论考试大纲》（2025版新考纲）编写，全面考查学生基础知识与核心技能。考点精准覆盖，每个试卷的核心考点均源自考纲，确保复习内容不偏离考试方向，实现精准复习，旨在科学评估教学成效，有效促进学生发展。 《机械基础》 第23练 平面机构 考试时间60分钟 满分100分 班级 姓名 学号 成绩 考点定位 2.2.1 平面机构 2.2.1.1 了解平面机构。 2.2.1.2 了解平面运动副及分类，理解平面运动副的结构分类及符号。 2.2.1.3 掌握简单平面机构的运动简图，并能判断机构是否具有确定的运动关系。 一. 判断题(本大题共10小题，每小题2分，共20分。下列每小题表述正确的，在答题卡上将 对应题号A 选项的方框涂满、涂黑，表述错误的将B 选项的方框涂满、涂黑) 1. 机构是一个用来传递运动和力的可动装置系统。( ) 2. 平面机构中所有构件的运动轨迹都在同一平面或相互平行的平面内。 ( ) 3. 运动副是指两个构件之间的活动连接，这种连接允许它们之间产生一定的相对运动。( ) 4. 低副是通过点或线接触而构成的运动副，如齿轮副和凸轮副。( ) 5. 转动副（回转副）限制了构件之间的所有相对移动，只允许相对转动。( ) 6. 在机构运动简图中，固定不动的机架常用带有斜线的三角形表示。( ) 7. 机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数目等于机构的自由度数目。( ) 8. 一个机构的自由度数计算出来是2，如果只有一个原动件（如一个电机驱动），该机构的运动将是确定的。( ) 9. 两个构件通过焊接方式连接在一起，它们之间构成了一个运动副。( ) 10. 绘制机构运动简图时，只需要画出构件的形状和大小，不需要考虑运动副的类型和位置。( ) 二. 单项选择题(本大题共12小题，每小题3分，共36分。在下列每小题中，选出一个正确答案，将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑) 1. 下列选项中，属于平面高副的是什么？( ) A. 滑动轴承 B. 螺母与螺杆 C. 火车轮与钢轨 D. 门窗合页 2. 在机构运动简图符号中，带有剖面线的构件代表什么？( ) A. 原动件 B. 从动件 C. 机架 D. 连杆 3. 平面机构中，一个不受任何约束的构件具有多少个自由度？( ) A. 2 B. 3 C. 4 D. 6 4. 下列连接中，不能视为运动副的是什么？( ) A. 轴与轴承 B. 活塞与气缸 C. 螺栓与螺母（拧紧后） D. 一对相互啮合的齿轮 5. 对于平面机构，一个低副会引入几个约束，减少几个自由度？( ) A. 1，1 B. 2，2 C. 3，3 D. 4，4 6. 计算平面机构自由度时，对于复合铰链，若有m个构件在该处联接，其转动副的数目应为什么？( ) A. 1 B. m C. m-1 D. m+1 7. 机构运动简图与实际机构相比，最主要的特点是什么？( ) A. 按比例绘制，外形相似 B. 零件数目相同 C. 运动特征完全相同 D. 制造材料相同 8. 家用折叠剪刀（两个刀片通过一个销轴连接）可以简化为一个最基本的机构，它包含的运动副是什么？( ) A. 一个移动副 B. 两个转动副 C. 一个转动副 D. 一个高副 9. 在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则该机构为什么？( ) A. 双曲柄机构 B. 曲柄摇杆机构 C. 双摇杆机构 D. 曲柄滑块机构 10. 当机构的自由度数F ≤ 0时，说明什么？( ) A. 机构可以运动 B. 机构是一个桁架（静定结构） C. 机构原动件数不足 D. 机构具有确定运动 11.绘制机构运动简图的第一步是什么？( ) A. 计算自由度 B. 选择视图投影面 C. 测量各构件尺寸 D. 找出所有构件和运动副 12.下列机构中，原动件数目与自由度数目相等的是什么？( ) A. 一个自由度为3的五杆机构，用2个电机驱动 B. 一个自由度为1的曲柄摇杆机构，用1个电机驱动 C. 一个自由度为2的七杆机构，用1个电机驱动 D. 一个自由度为0的三角形支架 三. 填空题(本大题共14小题20空，每空1分，共20分) 1. 使两构件直接接触并能产生一定相对运动的______称为运动副。 2. 根据运动副的接触形式，平面运动副可分为______和______两大类。 3. 平面低副主要包括______和______。 4. 在平面机构中，每个低副会引入____个约束，每个高副会引入____个约束。 5. 机构中相对于参考坐标系静止不动的构件称为______。 6. 机构中由外界给定已知运动规律的构件称为______。 7. 用于表示机构各构件间相对运动关系的简化图形，称为机构______。 8. 在计算平面机构自由度时，对于局部自由度（如滚子），常用的处理方法是______。 9. 在计算平面机构自由度时，对于不起实际约束作用的重复约束，称为______，应将其去除不计。 10. 铰链四杆机构中，不与机架相连的中间构件称为______。 11. 机构要具有确定的相对运动，其必要条件是原动件的数目______机构的自由度数。（填“大于”、“等于”或“小于”） 13. 用简单的线条和规定的符号表示构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置的图，称为______。 13. 三个或三个以上构件在同一处以______相联接，构成复合铰链。 14. 平面机构自由度计算的公式（科氏公式）为F = ______。（请写出公式） 四. 问答题(本大题共4小题，共24分) 1. (共6分)简述平面运动副中低副和高副的主要区别，并各举一个实例。 2. (共6分)绘制机构运动简图的主要目的是什么？它有何特点。 3. (共6分)什么是机构的自由度？如何判断一个平面机构是否具有确定的相对运动。 4. (共6分)在计算平面机构自由度时，需要注意哪几种特殊情况？应如何处理。 学科网（北京）股份有限公司 $