江苏省（职教高考）机械类 《机械基础》项目一任务四 45分钟专题训练卷

江苏省（职教高考）机械类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共135份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机械类高考的学生。 与本专辑配套的还有江苏省职教高考考试《机械制图》《机械加工技术》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 江苏省（职教高考）机械类 《机械基础》 项目一：机器与机构 任务四：运动副的自由度与约束 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 平面运动副中，低副的自由度为（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 2. 转动副的约束数为（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 3. 一个平面机构中，有5个活动构件，7个低副，2个高副，则该机构的自由度为（ ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 4. ______不会影响机构自由度的计算（ ） A. 引入虚约束 B. 构件的材料 C. 引入复合铰链 D. 引入局部自由度 5. 轴与轴承组成的运动副中，轴相对轴承只能绕自身轴线转动，该运动副属于（ ） A. 转动副，保留一个转动自由度 B. 移动副，保留一个移动自由度 C. 固定副，不保留相对运动自由度 D. 螺旋副，同时保留转动移动自由度 6. 按平面机构自由度公式进行计算时，以下哪项不是需要预先确定的量？（ ） A. 运动副的数量 B. 构件的数量 C. 联杆数 D. 机构的自由度 7. 机构自由度计算公式F=3n-2PL-PH中，n表示（ ） A. 构件数 B. 低副数 C. 高副数 D. 原动件数 8. 两构件组成运动副的条件是（ ） A. 直接接触、相对运动 B. 直接接触、相对静止 C. 间接接触、相对运动 D. 间接接触、相对静止 9. 一个作平面运动的刚体相对于固定参考系最多具有几个自由度（ ） A. 一个自由度 B. 两个自由度 C. 三个自由度 D. 四个自由度 10. 滑块沿导轨作直线往复运动时，滑块与导轨组成的运动副属于（ ） A. 转动副，允许相对转动 B. 移动副，允许相对移动 C. 固定副，不允许相对运动 D. 高副，允许点接触运动 11. 在平面机构中，固定连接使构件之间的相对自由度变为（ ） A. 零个自由度 B. 一个自由度 C. 两个自由度 D. 三个自由度 12. 两个平面构件通过转动副连接后，相对于未连接状态减少的自由度数为（ ） A. 减少一个自由度 B. 减少两个自由度 C. 减少三个自由度 D. 减少四个自由度 13. 运动副对构件相对运动的主要作用是（ ） A. 增加构件之间的相对自由度 B. 限制构件之间的相对运动 C. 改变构件本身的材料性质 D. 提高机构整体的运动速度 14. 一对相互啮合的渐开线齿轮组成的运动副，在平面机构中通常属于（ ） A. 转动副，构件面接触 B. 移动副，构件面接触 C. 高副，构件点线接触 D. 固定副，构件无相对运动 15. 平面转动副和移动副分别保留的相对自由度数是（ ） A. 分别保留一个和一个 B. 分别保留一个和两个 C. 分别保留两个和一个 D. 分别保留两个和两个 16. 计算平面机构自由度时，忽略构件的形状和尺寸可能导致？（ ） A. 计算结果偏大 B. 计算结果偏小 C. 计算结果准确 D. 计算结果不受影响 17. 下列关于机构自由度的说法，正确的是（ ） A. 自由度越大，机构运动越不确定 B. 自由度为零时，机构处于死点位置 C. 自由度等于原动件数时，机构具有确定的相对运动 D. 自由度可以小于零 18. 机构中的构件是由一个或多个零件组成的，这些零件间______产生相对运动（ ） A. 可以 B. 不能 C. 不一定能 D. 都不对 19. 计算平面机构自由度时，应注意哪项事项？（ ） A. 确保运动副的数量准确 B. 不核对构件数 C. 仅考虑机构的结构形式 D. 忽略机构的运动方式 20. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（ ） A. 构件数 B. 约束数 C. 自由度 D. 运动参数 二、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 平面运动副中，转动副引入______个约束，移动副引入______个约束，高副引入______个约束。 22. 光滑铰链的约束特点是：限制两物体______相对运动，而不能限制两物体绕______相对转动。 23. 两构件通过面接触组成的运动副称为______，通过点或线接触组成的运动副称为______。 24. 运动副限制了两个构件之间的______。 25. 机构具有确定运动的条件是：机构的自由度等于______。 26. 平面机构的自由度与机构内构件的______有关。 27. 平面机构自由度计算公式为F=______-2PL -PH（其中n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数） 28. 在平面运动中，一个作平面运动的刚体具有______个自由度；转动副和移动副各具有______个自由度。 29. 平面低副每个引入______个约束，平面高副每个引入______个约束。 30. 某平面四杆机构有3个活动构件，含4个低副且无高副。按公式 计算，该机构的自由度为______。 三、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 31. 不受约束的平面运动刚体相对于固定参考系具有三个自由度。（ ） 32. 局部自由度是与机构运动无关的自由度。（ ） 33. 平面机构中，高副引入的约束数比低副多。（ ） 34. 平面转动副和移动副都只保留一个相对自由度，但允许的相对运动形式不同。（ ） 35. 局部自由度对机构的传动效率没有影响。（ ） 36. 自由度是机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目。（ ） 37. 在平面机构中，转动副限制两构件沿相互垂直的两个方向相对移动，但保留一个相对转动自由度。（ ） 38. 在平面机构中，移动副限制两构件的相对转动和垂直于导路方向的相对移动，仅保留沿导路方向的一个相对移动自由度。（ ） 39. 构件的数量和类型对平面机构的自由度没有影响。（ ） 40. 机构的自由度越大，运动越灵活，越好用。（ ） 四、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 41. 简述平面机构自由度的计算方法及计算时需注意的事项。 42. 计算图示机构其自由度。 43. 简述平面机构自由度的计算公式，并说明机构具有确定运动的条件。 44. 简述平面机构自由度的计算步骤。 五、综合应用题（本大题共1小题，每题10分，共10分） 45. 某自动冲压送料机构采用曲柄滑块机构。电动机带动曲柄连续转动，曲柄通过连杆驱动滑块沿直线导轨往复运动。机构由机架、曲柄、连杆和滑块组成，构件之间均为平面运动副。现将曲柄与机架、曲柄与连杆、连杆与滑块之间的连接视为转动副，将滑块与机架之间的连接视为移动副。（1）按构件编号写出该机构运动简的构件和运动副连接关系，并计算机构的自由度。（2）若将滑块与机架之间的移动副改为滑块上的一个滚轮与直线导轨侧面接触的高副，其他条件不变，计算改动后机构的自由度，并判断电动机只输入一个独立运动时滑块能否保持确定的往复运动。（3）针对第（2）问的情况，提出一种使送料机构恢复确定运动的方法，并说明理由。 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 $ 江苏省（职教高考）机械类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共135份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机械类高考的学生。 与本专辑配套的还有江苏省职教高考考试《机械制图》《机械加工技术》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 江苏省（职教高考）机械类 《机械基础》 项目一：机器与机构 任务四：运动副的自由度与约束 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 平面运动副中，低副的自由度为（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 【答案】A 【解析】平面低副只允许构件之间沿一个方向作相对运动，因此其自由度为1。 2. 转动副的约束数为（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 【答案】B 【解析】转动副只能限制两个移动自由度，约束数为 2。 3. 一个平面机构中，有5个活动构件，7个低副，2个高副，则该机构的自由度为（ ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 【答案】B 【解析】根据自由度计算公式F = 3n - 2PL - PH（n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数），代入n = 5，PL = 7，PH = 2，可得F = 3×5 - 2×7 - 2 = 1。 4. ______不会影响机构自由度的计算（ ） A. 引入虚约束 B. 构件的材料 C. 引入复合铰链 D. 引入局部自由度 【答案】B 【解析】构件的材料对机构自由度的计算无直接影响。 5. 轴与轴承组成的运动副中，轴相对轴承只能绕自身轴线转动，该运动副属于（ ） A. 转动副，保留一个转动自由度 B. 移动副，保留一个移动自由度 C. 固定副，不保留相对运动自由度 D. 螺旋副，同时保留转动移动自由度 【答案】A 【解析】轴与轴承之间只能发生相对转动，不能发生相对移动，因此属于转动副，并保留一个转动自由度。 6. 按平面机构自由度公式进行计算时，以下哪项不是需要预先确定的量？（ ） A. 运动副的数量 B. 构件的数量 C. 联杆数 D. 机构的自由度 【答案】D 【解析】平面机构的自由度计算公式中，参数包括运动副的数量、构件的数量和联杆数，而机构的自由度是计算的结果。 7. 机构自由度计算公式F=3n-2PL-PH中，n表示（ ） A. 构件数 B. 低副数 C. 高副数 D. 原动件数 【答案】A 【解析】n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数，用于计算机构自由度。 8. 两构件组成运动副的条件是（ ） A. 直接接触、相对运动 B. 直接接触、相对静止 C. 间接接触、相对运动 D. 间接接触、相对静止 【答案】A 【解析】两构件组成运动副的条件是直接接触且具有相对运动 9. 一个作平面运动的刚体相对于固定参考系最多具有几个自由度（ ） A. 一个自由度 B. 两个自由度 C. 三个自由度 D. 四个自由度 【答案】C 【解析】平面刚体可以沿两个相互垂直的方向移动，并可绕垂直于运动平面的轴转动，因此最多具有三个自由度。 10. 滑块沿导轨作直线往复运动时，滑块与导轨组成的运动副属于（ ） A. 转动副，允许相对转动 B. 移动副，允许相对移动 C. 固定副，不允许相对运动 D. 高副，允许点接触运动 【答案】B 【解析】滑块只能沿导轨作直线移动，不能相对导轨转动，因此滑块与导轨组成移动副。 11. 在平面机构中，固定连接使构件之间的相对自由度变为（ ） A. 零个自由度 B. 一个自由度 C. 两个自由度 D. 三个自由度 【答案】A 【解析】固定连接完全限制两个构件之间的相对移动和相对转动，因此相对自由度为零。 12. 两个平面构件通过转动副连接后，相对于未连接状态减少的自由度数为（ ） A. 减少一个自由度 B. 减少两个自由度 C. 减少三个自由度 D. 减少四个自由度 【答案】B 【解析】平面内一个构件相对于另一个构件原有三个相对自由度，转动副只保留绕副轴的转动，因而约束两个相对移动自由度。 13. 运动副对构件相对运动的主要作用是（ ） A. 增加构件之间的相对自由度 B. 限制构件之间的相对运动 C. 改变构件本身的材料性质 D. 提高机构整体的运动速度 【答案】B 【解析】运动副通过特定的接触和连接方式限制构件之间的某些相对运动，从而保留规定的相对自由度。 14. 一对相互啮合的渐开线齿轮组成的运动副，在平面机构中通常属于（ ） A. 转动副，构件面接触 B. 移动副，构件面接触 C. 高副，构件点线接触 D. 固定副，构件无相对运动 【答案】C 【解析】齿轮啮合处为局部接触，属于高副；两齿轮之间能够按啮合关系作相对转动。 15. 平面转动副和移动副分别保留的相对自由度数是（ ） A. 分别保留一个和一个 B. 分别保留一个和两个 C. 分别保留两个和一个 D. 分别保留两个和两个 【答案】A 【解析】平面转动副只允许相对转动，移动副只允许沿导路相对移动，二者均保留一个相对自由度。 16. 计算平面机构自由度时，忽略构件的形状和尺寸可能导致？（ ） A. 计算结果偏大 B. 计算结果偏小 C. 计算结果准确 D. 计算结果不受影响 【答案】A 【解析】忽略构件的形状和尺寸可能导致计算结果偏大，因为这会忽略构件的实际影响，使得自由度的计算结果过于理想化。 17. 下列关于机构自由度的说法，正确的是（ ） A. 自由度越大，机构运动越不确定 B. 自由度为零时，机构处于死点位置 C. 自由度等于原动件数时，机构具有确定的相对运动 D. 自由度可以小于零 【答案】C 【解析】自由度等于原动件数时，机构具有确定的相对运动 18. 机构中的构件是由一个或多个零件组成的，这些零件间______产生相对运动（ ） A. 可以 B. 不能 C. 不一定能 D. 都不对 【答案】A 【解析】构成机器的各个相对运动单元称为构件。大部分运动构件是由多个零件刚性组成的，它们间不能有相对运动，但也可以是一个零件作为一个运动的构件。 19. 计算平面机构自由度时，应注意哪项事项？（ ） A. 确保运动副的数量准确 B. 不核对构件数 C. 仅考虑机构的结构形式 D. 忽略机构的运动方式 【答案】A 【解析】在计算平面机构自由度时，需要确保准确计算机构中的运动副数量，这是计算正确结果的基础。 20. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（ ） A. 构件数 B. 约束数 C. 自由度 D. 运动参数 【答案】C 【解析】自由度是机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目。 二、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 平面运动副中，转动副引入______个约束，移动副引入______个约束，高副引入______个约束。 【答案】① 2 ② 2 ③ 1 【解析】平面转动副和移动副各引入2个约束，高副引入1个约束。 22. 光滑铰链的约束特点是：限制两物体______相对运动，而不能限制两物体绕______相对转动。 【答案】① 沿某些方向的 ② 铰链中心 【解析】光滑铰链属于转动副。在平面运动中，它限制两物体沿某些方向的相对运动，但保留绕铰链中心的相对转动。因此，第一空应填“沿某些方向的”，第二空应填“铰链中心”。 23. 两构件通过面接触组成的运动副称为______，通过点或线接触组成的运动副称为______。 【答案】① 低副 ② 高副 【解析】面接触形成的运动副称为低副，点接触或线接触形成的运动副称为高副。 24. 运动副限制了两个构件之间的______。 【答案】某些相对运动 【解析】运动副通过构件之间的接触形式，限制两个构件间的某些相对运动。 25. 机构具有确定运动的条件是：机构的自由度等于______。 【答案】原动件数目 【解析】机构具有确定运动时，其自由度必须等于原动件数目。 26. 平面机构的自由度与机构内构件的______有关。 【答案】数量和类型 【解析】平面机构的自由度与机构内构件的数量和类型有关，它反映了机构的运动灵活度。 27. 平面机构自由度计算公式为F=______-2PL -PH（其中n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数） 【答案】3n 【解析】平面机构自由度计算公式为F=3n-2PL-PH，因此横线处应填3n。 28. 在平面运动中，一个作平面运动的刚体具有______个自由度；转动副和移动副各具有______个自由度。 【答案】3；1 【解析】平面刚体可独立确定两个方向的位置和一个转角，因此有3个自由度；转动副和移动副均只能保留一个相对运动。 29. 平面低副每个引入______个约束，平面高副每个引入______个约束。 【答案】2；1 【解析】平面低副限制两个相对运动，保留1个自由度；平面高副通常限制一个相对运动，保留2个自由度。 30. 某平面四杆机构有3个活动构件，含4个低副且无高副。按公式 计算，该机构的自由度为______。 【答案】1 【解析】代入公式得 ，因此该机构只需一个独立原动件即可确定其余构件的运动。 三、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 31. 不受约束的平面运动刚体相对于固定参考系具有三个自由度。（ ） 【答案】正确 【解析】平面刚体可沿两个坐标方向移动，并可绕垂直于平面的轴转动，因此具有三个自由度。 32. 局部自由度是与机构运动无关的自由度。（ ） 【答案】正确 【解析】局部自由度不会影响机构整体运动，属于与机构运动无关的自由度。 33. 平面机构中，高副引入的约束数比低副多。（ ） 【答案】错误 【解析】低副（面接触）引入2个约束，高副（点/线接触）引入1个约束，故高副引入的约束数更少，表述错误。 34. 平面转动副和移动副都只保留一个相对自由度，但允许的相对运动形式不同。（ ） 【答案】正确 【解析】转动副保留绕副轴的相对转动，移动副保留沿导路线的相对移动，二者的相对自由度数均为一个，但运动形式不同。 35. 局部自由度对机构的传动效率没有影响。（ ） 【答案】错误 【解析】答案为错误。局部自由度虽然通常不影响机构整体的运动规律，但会引起局部构件的相对运动，并可能增加摩擦、磨损和能量损失，从而影响机构的传动效率。因此，不能认为局部自由度对机构的传动效率没有影响。 36. 自由度是机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目。（ ） 【答案】正确 【解析】自由度表示机构中各构件相对机架能够进行的独立运动数目。 37. 在平面机构中，转动副限制两构件沿相互垂直的两个方向相对移动，但保留一个相对转动自由度。（ ） 【答案】正确 【解析】平面内一个构件相对于另一个构件通常具有三个自由度。转动副限制两个方向的相对移动，仅保留绕垂直于运动平面的轴线转动这一个相对自由度。 38. 在平面机构中，移动副限制两构件的相对转动和垂直于导路方向的相对移动，仅保留沿导路方向的一个相对移动自由度。（ ） 【答案】正确 【解析】移动副使两构件只能沿规定导路作相对移动，同时限制相对转动和其他方向的移动，因此具有一个相对自由度。 39. 构件的数量和类型对平面机构的自由度没有影响。（ ） 【答案】错误 【解析】构件的数量和类型对平面机构的自由度有重要影响。自由度是根据机构内构件的数量和类型来计算的，因此构件的数量和类型会直接影响机构的自由度。 40. 机构的自由度越大，运动越灵活，越好用。（ ） 【答案】错误 【解析】答案为错误。机构的自由度应与原动件数相匹配。对于具有确定运动的机构，通常要求机构自由度F等于原动件数；当F大于原动件数时，机构运动不确定；当F小于原动件数时，机构不能按要求运动。因此，自由度并非越大越灵活、越好用，而应根据机构的工作要求合理确定。 四、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 41. 简述平面机构自由度的计算方法及计算时需注意的事项。 【答案】- 计算方法：平面机构自由度计算公式为F = 3n - 2PL - PH，其中n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数 。 - 注意事项： - 复合铰链：两个以上构件在同一处以转动副相连，计算转动副数时，转动副数等于构件数减1 。 - 局部自由度：机构中某些构件的局部运动不影响其他构件运动，计算时应去除，如滚子从动件的滚子转动自由度 。 - 虚约束：在特定几何条件或结构条件下，重复引入且不起独立限制作用的约束，计算时应去除，如平行四边形机构中平行杆产生的虚约束 。 【解析】平面机构中，每个活动构件在未受约束时具有3个自由度；每个低副引入2个约束，每个高副引入1个约束。因此，平面机构自由度的计算公式为F=3n-2PL-PH，其中n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数。计算时应注意：一是复合铰链处若有k个构件相连，应按k-1个转动副计数；二是局部自由度虽不影响机构整体运动，但应从计算结果中扣除，例如滚子从动件滚子的自转自由度；三是虚约束不产生独立约束，应根据机构的结构和几何条件予以排除，例如平行四边形机构中的重复约束。完成上述处理后，所得F才是机构的实际自由度。 42. 计算图示机构其自由度。 【答案】F＝3n-＝3×7－2×10－0＝1 43. 简述平面机构自由度的计算公式，并说明机构具有确定运动的条件。 【答案】平面机构自由度计算公式为F=3n-2PL-PH，其中：F为机构自由度，n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数。机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数F等于原动件的数目。 【解析】公式中“3n”是未受约束时活动构件的总自由度，“2PL”是低副约束数，“PH”是高副约束数，二者差值即为机构实际自由度。当F=原动件数时，原动件的独立运动可完全确定从动件的运动轨迹，机构运动确定；若F＞原动件数，从动件运动不确定；若F＜原动件数，机构无法运动。 44. 简述平面机构自由度的计算步骤。 【答案】确定机构中的活动构件数n，固定构件机架不计入n；确定低副数PL和高副数PH；代入平面机构自由度计算公式F=3n-2PL-PH；检查是否存在局部自由度、虚约束或重复约束：局部自由度应从计算结果中扣除，虚约束不计为独立约束，重复约束只按独立约束数计数；最后得到机构的实际自由度。 【解析】计算平面机构自由度时，首先确定活动构件数n，固定构件机架不计入n；然后统计低副数PL和高副数PH。对只含常规约束的平面机构，采用公式F=3n-2PL-PH。计算后还应检查局部自由度、虚约束和重复约束：局部自由度不参与机构整体运动，应从计算结果中扣除；虚约束不产生实际的独立约束，不应计入独立约束数；重复约束只保留独立约束，若已将重复约束计入公式，则应将其冗余部分加回。经上述修正后，所得F即为机构的实际自由度。 五、综合应用题（本大题共1小题，每题10分，共10分） 45. 某自动冲压送料机构采用曲柄滑块机构。电动机带动曲柄连续转动，曲柄通过连杆驱动滑块沿直线导轨往复运动。机构由机架、曲柄、连杆和滑块组成，构件之间均为平面运动副。现将曲柄与机架、曲柄与连杆、连杆与滑块之间的连接视为转动副，将滑块与机架之间的连接视为移动副。（1）按构件编号写出该机构运动简的构件和运动副连接关系，并计算机构的自由度。（2）若将滑块与机架之间的移动副改为滑块上的一个滚轮与直线导轨侧面接触的高副，其他条件不变，计算改动后机构的自由度，并判断电动机只输入一个独立运动时滑块能否保持确定的往复运动。（3）针对第（2）问的情况，提出一种使送料机构恢复确定运动的方法，并说明理由。 【答案】（1）构件：1为机架，2为曲柄，3为连杆，4为滑块。运动副连接关系为：机架与曲柄组成转动副，曲柄与连杆组成转动副，连杆与滑块组成转动副，滑块与机架组成移动副。，，；。（2）改动后，，，；。机构有两个自由度，电动机只输入一个独立运动时，滑块不能保持确定的往复运动。（3）可将滚轮与导轨接触结构改为移动副，或增设一个独立的滚轮导向接触，使导向部分形成足够的约束。这样可限制滑块的转动和侧向运动，使机构自由度恢复为1，由一个电动机输入即可确定滑块的运动。 【解析】（1）构件1为机架、2为曲柄、3为连杆、4为滑块，连接副依次为转动副、转动副、转动副和移动副。按活动构件数3计，F=3×3-2×4=1。（2）改为高副后，j1=3、j2=1，F=3×3-2×3-1=2，单输入时滑块运动不确定。（3）恢复移动副，或增设一个独立高副约束，使F降为1，电动机单输入即可实现确定往复运动。 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 $