模块五 常用机构《机械基础》（高教版·第3版）河北省（对口升学）机械类 单元过关卷

河北省（对口升学）机械类 《机械基础》（高教版·第3版） 模块五 常用机构 单元过关卷 考试时间：90分钟 满分：100分 班级：__________ 姓名：__________ 学号：__________ 成绩：__________ 一、单项选择题（每小题 3 分，共 60 分） 1．两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为（ ） A．构件 B．运动副 C．机构 D．机器 【答案】B 【详解】运动副是两个构件直接接触并能产生一定相对运动的可动连接。如轴与轴承构成转动副，滑块与导轨构成移动副。故选B。 2．转动副限制的自由度数为（ ） A．1个 B．2个 C．3个 D．5个 【答案】D 【详解】转动副（回转副）允许构件绕轴线转动（1个自由度），限制了其余5个自由度（3个移动+2个转动）。移动副也限制5个自由度。空间自由度为6，转动副保留1个转动，故限制5个。故选D。 3．平面机构中，每个低副引入的约束数为（ ） A．1 B．2 C．3 D．4 【答案】B 【详解】在平面机构中，每个低副（转动副和移动副）引入2个约束（限制2个自由度），保留1个自由度。高副引入1个约束。这是计算平面机构自由度的基础。故选B。 4．平面四杆机构中，与机架相连的构件称为（ ） A．连杆 B．曲柄 C．连架杆 D．摇杆 【答案】C 【详解】在平面四杆机构中，与机架（固定件）相连的构件称为连架杆。连架杆如果能作整周转动称为曲柄，如果只能作摆动则称为摇杆。故选C。 5．曲柄摇杆机构中，摇杆的运动形式是（ ） A．整周转动 B．往复摆动 C．直线移动 D．螺旋运动 【答案】B 【详解】曲柄摇杆机构将曲柄的整周转动转化为摇杆的往复摆动。摇杆在两个极限位置间来回摆动（摆角），运动速度不匀速。故选B。 6．铰链四杆机构中存在曲柄的充分必要条件是（ ） A．最长杆长度小于其余三杆之和 B．最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和 C．最短杆长度大于其余三杆 D．四杆长度相等 【答案】B 【详解】平面连杆机构存在曲柄的格拉肖夫（Grashof）条件：最短杆与最长杆长度之和≤其余两杆长度之和。这是曲柄存在的必要条件。满足条件后取最短杆为连架杆则得曲柄摇杆机构。故选B。 7．双曲柄机构中，两个连架杆的运动形式都是（ ） A．往复摆动 B．整周转动 C．间歇转动 D．直线移动 【答案】B 【详解】双曲柄机构中，两个连架杆（与机架连接的两杆）都是曲柄，均能做整周转动。当两曲柄长度相等且平行时，为平行四边形机构。故选B。 8．牛头刨床中实现往复直线运动的机构通常采用（ ） A．曲柄摇杆机构 B．曲柄滑块机构 C．双曲柄机构 D．凸轮机构 【答案】B 【详解】曲柄滑块机构将曲柄的旋转运动转化为滑块的往复直线运动（或反之），是内燃机、牛头刨床、冲压机等设备的核心机构。内燃机是滑块主动带动曲柄，刨床则是曲柄主动带动滑块。故选B。 9．凸轮机构主要由哪三部分组成（ ） A．曲柄、连杆、滑块 B．凸轮、从动件、机架 C．齿轮、齿条、机架 D．蜗杆、蜗轮、机架 【答案】B 【详解】凸轮机构由凸轮（主动件，具有特定曲线轮廓）、从动件（被凸轮推动产生预期运动）和机架（固定件）三部分组成。凸轮机构可以实现复杂的运动规律。故选B。 10．凸轮机构中从动件常用的运动规律不包括（ ） A．等速运动 B．等加速等减速运动 C．简谐运动 D．匀速直线运动 【答案】D 【详解】凸轮机构从动件的常用运动规律有：等速运动（简单但存在刚性冲击）、等加速等减速运动（改善冲击）、简谐运动（余弦加速度）和正弦加速度运动等。"匀速直线运动"是从动件的具体运动形式而非凸轮设计中的运动规律。故选D。 11．凸轮机构的最大优点是（ ） A．承载能力大 B．可实现任意预期的从动件运动规律 C．结构简单成本低 D．传动效率高 【答案】B 【详解】凸轮机构的显著特点是只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任意预期的运动规律（如特定的位移-时间关系），这是其他机构难以实现的。缺点是点或线接触、易磨损。故选B。 12．内燃机中活塞-连杆-曲轴组成的机构属于（ ） A．曲柄摇杆机构 B．曲柄滑块机构 C．双曲柄机构 D．导杆机构 【答案】B 【详解】内燃机中活塞（滑块）→连杆→曲轴（曲柄）构成曲柄滑块机构，燃气压力推动活塞往复运动，经连杆转化为曲轴的旋转运动对外做功。故选B。 13．机构的"死点"位置是指（ ） A．机构运动速度最快的位置 B．连杆与从动件共线、有效驱动力为零的位置 C．机构停机的任意位置 D．构件断裂的位置 【答案】B 【详解】死点出现在连杆与从动件（摇杆或滑块）共线时，此时传动角为0°，有效驱动力矩为零，机构发生"自锁"或运动方向不确定。可通过安装飞轮或错位布置多套机构来克服死点。故选B。 14．平面机构具有确定运动的条件是（ ） A．机构自由度数大于零 B．机构自由度数大于原动件数 C．机构自由度数等于原动件数且大于零 D．机构自由度数等于构件数 【答案】C 【详解】机构具有确定运动的条件：机构的自由度F必须等于原动件（主动件）的数目，且F＞0。F＜原动件数则机构运动不确定或发生干涉，F＜0则为桁架无法运动。故选C。 15．棘轮机构属于（ ） A．连续运动机构 B．间歇运动机构 C．匀速运动机构 D．变速运动机构 【答案】B 【详解】棘轮机构是典型的间歇运动机构，通过棘爪推动棘轮作单向间歇转动（如自行车飞轮、手动扳手等），每次运动一个齿或几个齿的转角。槽轮机构是另一种常见间歇机构。故选B。 16．当曲柄摇杆机构以摇杆为主动件时（ ） A．机构运动更平稳 B．机构存在死点位置 C．机构传动效率最高 D．摇杆不能作为主动件 【答案】B 【详解】当以摇杆为主动件、曲柄为从动件时，在摇杆两极限位置（连杆与曲柄共线处）出现死点。以曲柄为主动件则通常无死点。缝纫机踏板机构即是以摇杆（踏板）为主动件的应用。故选B。 17．凸轮机构从动件的运动规律取决于（ ） A．凸轮的转速 B．凸轮的轮廓曲线 C．从动件的质量 D．机架的材料 【答案】B 【详解】从动件的位移、速度、加速度等运动规律完全由凸轮轮廓曲线的形状决定。不同的轮廓曲线产生不同的从动件运动规律，这是凸轮机构设计的关键。故选B。 18．机构运动简图中符号"——”表示（ ） A．转动副 B．移动副 C．机架 D．高副 【答案】C 【详解】机构运动简图中，机架（固定构件）通常用斜线或剖面线表示。转动副用圆圈表示，移动副用方框中的导路符号表示，高副用两构件接触的曲线表示。故选C。 19．下列属于高副的是（ ） A．轴与滑动轴承 B．滑块与导轨 C．凸轮与从动件 D．螺栓与螺母 【答案】C 【详解】运动副按接触形式分低副和高副。低副是面接触（如转动副、移动副），高副是点或线接触（如凸轮与从动件、齿轮轮齿啮合）。高副承载能力小但可实现复杂运动。故选C。 20．平面四杆机构中，不与机架连接的构件称为（ ） A．曲柄 B．摇杆 C．连杆 D．连架杆 【答案】C 【详解】连杆是连接两个连架杆的构件，不与机架直接相连。连杆的运动是平面复杂运动（平移和转动的合成），其上各点的轨迹是复杂的封闭曲线。故选C。 二、判断题（每小题 2 分，共 20 分。请在括号内正确的打"√"，错误的打"×"） 21．运动副是两构件之间可产生相对运动的可动连接。（ ） 【答案】对 【详解】正确。运动副是由两个构件直接接触形成的可动连接，允许两构件按一定方式产生相对运动。 22．移动副引入的约束数与转动副不同。（ ） 【答案】错 【详解】错误。在平面机构中，移动副和转动副都是低副，各引入2个约束（限制2个自由度），允许1个相对运动。约束数相同。 23．只要满足格拉肖夫条件，铰链四杆机构就一定有曲柄。（ ） 【答案】错 【详解】错误。满足格拉肖夫条件是曲柄存在的必要条件而非充分条件，还需取最短杆为连架杆或机架才能获得曲柄。若最短杆为连杆则无曲柄（双摇杆机构）。 24．凸轮机构可以实现复杂的从动件运动规律。（ ） 【答案】对 【详解】正确。凸轮机构的最大优点是只需设计出合适的凸轮轮廓曲线，就能使从动件实现任意预期的复杂运动规律。 25．机构的死点位置对任何机器都是有害的，应完全避免。（ ） 【答案】错 【详解】错误。死点有时是有害的（需用飞轮等方法克服），但有时也可利用死点实现自锁功能，如飞机起落架锁紧机构、夹具夹紧机构等。 26．曲柄滑块机构可将旋转运动转换为直线往复运动。（ ） 【答案】对 【详解】正确。曲柄滑块机构能实现旋转运动与直线往复运动的相互转换，如内燃机（直线→旋转）和冲压机（旋转→直线）。 27．棘轮机构可实现双向间歇转动。（ ） 【答案】错 【详解】错误。普通的单向棘轮机构只能沿一个方向作间歇转动，反向时棘爪在棘轮齿背上滑过不推动棘轮。若需双向间歇转动，需设计可翻转棘爪或使用双向棘轮。 28．凸轮机构中从动件与凸轮的接触是面接触。（ ） 【答案】错 【详解】错误。凸轮与从动件是点或线接触，属于高副。高副易磨损但可实现复杂运动规律；低副是面接触（如转动副、移动副），承载力大。 29．机构运动简图与机构结构图的区别在于省略了构件的具体形状和尺寸。（ ） 【答案】对 【详解】正确。机构运动简图用简单的符号和线条表示构件和运动副，省略了构件的具体外形和截面尺寸，只表达机构运动原理和构件间的连接关系。 30．平面四杆机构中连杆作平面复杂运动。（ ） 【答案】对 【详解】正确。连杆连接两个连架杆，既不平动也不绕固定轴转动，而是作包含平移和转动的平面一般运动（复杂运动），连杆上不同点的轨迹各异（连杆曲线）。 三、简答题（每小题 4 分，共 12 分） 31．简述转动副和移动副的特点，并各举一例。 【答案】转动副（回转副）：允许两构件绕共同轴线相对转动，限制5个自由度，保留1个转动自由度。例如：轴与滑动轴承、门与门框的铰链连接。移动副：允许两构件沿某一方向相对移动，限制5个自由度，保留1个移动自由度。例如：滑块与导轨、活塞与气缸。两者同属低副（面接触），承载能力大。 32．简述凸轮机构的组成和主要优缺点。 【答案】凸轮机构由凸轮（主动件，具有特定轮廓曲线）、从动件（被驱动件，做预期的往复运动）和机架（固定件）三部分组成。优点：(1)只需设计适当的凸轮轮廓，即可实现复杂的从动件运动规律；(2)结构简单紧凑。缺点：(1)凸轮与从动件为点或线接触（高副），接触应力大，易磨损，不宜传递大功率；(2)凸轮轮廓加工精度要求较高。 33．简述平面四杆机构中曲柄存在的格拉肖夫条件及其应用。 【答案】格拉肖夫条件（Grashof准则）：平面铰链四杆机构中存在曲柄的必要条件是——最短杆长度与最长杆长度之和≤其余两杆长度之和。满足条件后：(1)以最短杆为连架杆→曲柄摇杆机构；(2)以最短杆为机架→双曲柄机构；(3)以最短杆为连杆→双摇杆机构（无曲柄）。不满足条件时所有情况均为双摇杆机构。这一条件是平面连杆机构设计的基本依据。 四、综合题（共 8 分） 34．某自动送料装置需要将原料从料槽中逐一推出，推料行程为60mm，每分钟需完成40次推料动作（即40次/分钟），要求推料机构在推料行程中作等速运动。请回答：(1)为该装置选择一种合适的机构类型并说明理由；(2)分析该机构中各主要构件的名称和功能；(3)若推料过程中推料杆在物料接触时（开始推料瞬间）出现冲击，提出两种改善方案。 【答案】(1)选择曲柄滑块机构：曲柄旋转一周，滑块完成一次往复推料行程，每分钟40次对应曲柄转速40r/min，结构简单、造价低，适合中小载荷的往复送料装置；(2)各构件：曲柄—主动件，由电动机经减速后驱动，作整周转动；连杆—连接曲柄和滑块，传递运动力；滑块（推料杆）—做往复直线运动实现推料，推料行程60mm为曲柄长度的两倍（曲柄长30mm）；机架—固定件；(3)改善方案一：在推料杆与物料接触面安装缓冲弹簧或弹性垫片，缓冲冲击力；方案二：采用偏心曲柄滑块机构或在曲柄上加平衡配重，减小曲柄转动时的惯性冲击和振动。 【详解】本题综合考查常用机构的选型原则、曲柄滑块机构组成分析、推料行程设计计算及缓冲改善措施，覆盖模块五核心工程应用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 河北省（对口升学）机械类 《机械基础》（高教版·第3版） 模块五 常用机构 单元过关卷 考试时间：90分钟 满分：100分 班级：__________ 姓名：__________ 学号：__________ 成绩：__________ 一、单项选择题（每小题 3 分，共 60 分） 1．两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为（ ） A．构件 B．运动副 C．机构 D．机器 2．转动副限制的自由度数为（ ） A．1个 B．2个 C．3个 D．5个 3．平面机构中，每个低副引入的约束数为（ ） A．1 B．2 C．3 D．4 4．平面四杆机构中，与机架相连的构件称为（ ） A．连杆 B．曲柄 C．连架杆 D．摇杆 5．曲柄摇杆机构中，摇杆的运动形式是（ ） A．整周转动 B．往复摆动 C．直线移动 D．螺旋运动 6．铰链四杆机构中存在曲柄的充分必要条件是（ ） A．最长杆长度小于其余三杆之和 B．最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和 C．最短杆长度大于其余三杆 D．四杆长度相等 7．双曲柄机构中，两个连架杆的运动形式都是（ ） A．往复摆动 B．整周转动 C．间歇转动 D．直线移动 8．牛头刨床中实现往复直线运动的机构通常采用（ ） A．曲柄摇杆机构 B．曲柄滑块机构 C．双曲柄机构 D．凸轮机构 9．凸轮机构主要由哪三部分组成（ ） A．曲柄、连杆、滑块 B．凸轮、从动件、机架 C．齿轮、齿条、机架 D．蜗杆、蜗轮、机架 10．凸轮机构中从动件常用的运动规律不包括（ ） A．等速运动 B．等加速等减速运动 C．简谐运动 D．匀速直线运动 11．凸轮机构的最大优点是（ ） A．承载能力大 B．可实现任意预期的从动件运动规律 C．结构简单成本低 D．传动效率高 12．内燃机中活塞-连杆-曲轴组成的机构属于（ ） A．曲柄摇杆机构 B．曲柄滑块机构 C．双曲柄机构 D．导杆机构 13．机构的"死点"位置是指（ ） A．机构运动速度最快的位置 B．连杆与从动件共线、有效驱动力为零的位置 C．机构停机的任意位置 D．构件断裂的位置 14．平面机构具有确定运动的条件是（ ） A．机构自由度数大于零 B．机构自由度数大于原动件数 C．机构自由度数等于原动件数且大于零 D．机构自由度数等于构件数 15．棘轮机构属于（ ） A．连续运动机构 B．间歇运动机构 C．匀速运动机构 D．变速运动机构 16．当曲柄摇杆机构以摇杆为主动件时（ ） A．机构运动更平稳 B．机构存在死点位置 C．机构传动效率最高 D．摇杆不能作为主动件 17．凸轮机构从动件的运动规律取决于（ ） A．凸轮的转速 B．凸轮的轮廓曲线 C．从动件的质量 D．机架的材料 18．机构运动简图中符号"——”表示（ ） A．转动副 B．移动副 C．机架 D．高副 19．下列属于高副的是（ ） A．轴与滑动轴承 B．滑块与导轨 C．凸轮与从动件 D．螺栓与螺母 20．平面四杆机构中，不与机架连接的构件称为（ ） A．曲柄 B．摇杆 C．连杆 D．连架杆 二、判断题（每小题 2 分，共 20 分。请在括号内正确的打"√"，错误的打"×"） 21．运动副是两构件之间可产生相对运动的可动连接。（ ） 22．移动副引入的约束数与转动副不同。（ ） 23．只要满足格拉肖夫条件，铰链四杆机构就一定有曲柄。（ ） 24．凸轮机构可以实现复杂的从动件运动规律。（ ） 25．机构的死点位置对任何机器都是有害的，应完全避免。（ ） 26．曲柄滑块机构可将旋转运动转换为直线往复运动。（ ） 27．棘轮机构可实现双向间歇转动。（ ） 28．凸轮机构中从动件与凸轮的接触是面接触。（ ） 29．机构运动简图与机构结构图的区别在于省略了构件的具体形状和尺寸。（ ） 30．平面四杆机构中连杆作平面复杂运动。（ ） 三、简答题（每小题 4 分，共 12 分） 31．简述转动副和移动副的特点，并各举一例。 32．简述凸轮机构的组成和主要优缺点。 33．简述平面四杆机构中曲柄存在的格拉肖夫条件及其应用。 四、综合题（共 8 分） 34．某自动送料装置需要将原料从料槽中逐一推出，推料行程为60mm，每分钟需完成40次推料动作（即40次/分钟），要求推料机构在推料行程中作等速运动。请回答：(1)为该装置选择一种合适的机构类型并说明理由；(2)分析该机构中各主要构件的名称和功能；(3)若推料过程中推料杆在物料接触时（开始推料瞬间）出现冲击，提出两种改善方案。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $