河南省（对口招生）机械类 《机械基础》项目一任务四 45分钟专题训练卷

河南省（对口招生）机械类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共230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河南省对口招生考试《机械制图》《电工电子技术与技能》《工厂电气控制设备》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 河南省（对口招生）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. ______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 2. 在下列选项中，哪一项不属于该公式的组成要素？（ ） A. 运动副的数量 B. 构件的数量 C. 联杆数 D. 机构的自由度 3. 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 4. 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 5. 转动副的约束数为（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 6. 平面内两个构件通过转动副连接时，构件间相对运动保留的自由度数为（ ） A. 相对保留1个自由度 B. 相对保留2个自由度 C. 相对保留3个自由度 D. 相对保留0个自由度 7. 当机构的原动件数少于机构的自由度时，机构（ ） A. 运动确定 B. 运动不确定 C. 构件会损坏 D. 无法判断 8. 两构件组成运动副的条件是（ ） A. 直接接触并具有相对运动 B. 直接接触并不具有相对运动 C. 不直接接触并具有相对运动 D. 不直接接触并不具有相对运动 9. 一个平面运动构件原有3个自由度，与机架通过转动副连接后，转动副对该构件施加的约束数为（ ） A. 施加2个独立约束 B. 施加1个独立约束 C. 施加3个独立约束 D. 施加0个独立约束 10. 某平面四杆机构由4个构件组成，构件之间全部采用4个转动副连接，且不存在局部自由度和虚约束。该机构的自由度数为（ ） A. 具有1个自由度 B. 具有2个自由度 C. 具有3个自由度 D. 具有4个自由度 11. 平面内两个构件通过移动副连接时，构件间相对运动保留的自由度数为（ ） A. 相对保留1个自由度 B. 相对保留2个自由度 C. 相对保留3个自由度 D. 相对保留0个自由度 12. 关于平面转动副和移动副自由度的说法，正确的是（ ） A. 两者均保留1个相对自由度 B. 前者保留2个相对自由度 C. 后者保留3个相对自由度 D. 两者均不保留相对自由度 13. 平面运动构件通过固定端与机架连接后，其相对于机架的自由度数为（ ） A. 相对具有0个自由度 B. 相对具有1个自由度 C. 相对具有2个自由度 D. 相对具有3个自由度 14. 两个平面构件通过凸轮与从动件接触形成高副，在未增加其他约束的情况下，构件间通常保留的相对自由度数为（ ） A. 通常保留2个相对自由度 B. 通常保留1个相对自由度 C. 通常保留3个相对自由度 D. 通常保留0个相对自由度 15. 车床主轴通过轴承支承在箱体内，若只考虑主轴与箱体之间绕轴线的相对转动，则二者构成的运动副属于（ ） A. 允许绕固定轴线转动的转动副 B. 允许沿固定方向移动的移动副 C. 限制全部相对运动的固定副 D. 通过点线接触传递运动的高副 16. 在平面机构自由度计算式中，符号n的含义是（ ） A. 机构的数量 B. 运动副的数量 C. 构件的数量 D. 机构的自由度 17. 计算平面机构自由度时，首先应确保（ ） A. 确保运动副的数量准确 B. 忽略构件形状、尺寸 C. 仅考虑机构结构形式 D. 忽略机构运动方式 18. 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 19. 在平面机构的自由度计算中，连杆数的含义是？（ ） A. 连杆的数量 B. 运动副的数量 C. 构件的数量 D. 机构的自由度 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. 运动副限制了两个构件之间的______。 22. 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______。 23. 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。 24. 光滑铰链的约束特点是：限制两物体______的相对运动，而不能限制两物体绕______相对转动。 25. 计算平面机构自由度时，需要考虑构件的______。 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. 机构具有确定运动的条件是：机构的自由度等于______。 29. 在平面内作相对运动的两个构件组成转动副或移动副时，该运动副保留______个相对自由度，同时约束______个相对自由度。 30. 某平面机构除机架外有4个活动构件，含有5个低副且没有高副，则该机构的自由度为______。 三、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 31. 局部自由度是与机构运动无关的自由度。（ ） 32. 机构中的自由度数等于其活动构件数。（ ） 33. 运动副的作用是连接两个构件、限制构件的运动和传递运动和动力。（ ） 34. 平面运动副的最大约束为2，最小约束为1。（ ） 35. 在平面内，未受约束的刚体相对于固定参考构件具有两个移动自由度和一个转动自由度，共有3个自由度。（ ） 36. 局部自由度对机构的传动效率没有影响。（ ） 37. 平面机构中，引入一个高副将引入1个约束。（ ） 38. 运动副的存在会增加机构的自由度。（ ） 39. 只要机构的自由度数大于0，机构就具有确定运动。（ ） 40. 复合铰链会增加机构的自由度。（ ） 四、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 41. 机构具有确定运动的条件是什么？ 42. 计算图示机构其自由度。 43. 简述平面机构自由度的计算方法及计算时需注意的事项。 44. 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。 五、综合应用题（本大题共1小题，每题10分，共10分） 45. 某自动送料冲压设备采用平面六杆送料机构。维修人员根据运动简图确认：构件1为机架，构件2为主动曲柄，构件3为连杆，构件4为摇杆，构件5为送料臂，构件6为导向连杆。各构件之间的连接关系为：构件1与构件2、构件2与构件3、构件3与构件4、构件4与构件1、构件4与构件5、构件5与构件6、构件6与构件1之间均采用转动副。该机构共有6个构件、7个低副，未设置高副。（1）计算该平面机构的自由度，并计算所有低副提供的约束数。（2）维修人员拟将构件5与构件6之间的转动副改为凸轮与从动件组成的高副，其他连接关系保持不变。计算改动后机构的自由度，并判断一台电动机输入能否实现确定的送料运动。（3）针对改动后的机构，提出使机构恢复单自由度运动的改进措施，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 $ 河南省（对口招生）机械类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共230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河南省对口招生考试《机械制图》《电工电子技术与技能》《工厂电气控制设备》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 河南省（对口招生）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. ______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。 2. 在下列选项中，哪一项不属于该公式的组成要素？（ ） 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。 3. 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。 4. 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。 5. 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。 6. 平面内两个构件通过转动副连接时，构件间相对运动保留的自由度数为（ ） A. 相对保留1个自由度 B. 相对保留2个自由度 C. 相对保留3个自由度 D. 相对保留0个自由度 【答案】A 【解析】平面内一个构件相对于另一个构件原有3个自由度，转动副限制两个方向的相对移动，仅允许绕垂直于运动平面的轴线转动，因此保留1个自由度。 7. 当机构的原动件数少于机构的自由度时，机构（ ） A. 运动确定 B. 运动不确定 C. 构件会损坏 D. 无法判断 【答案】B 【解析】原动件数少于自由度，无法完全确定各构件的运动，会出现运动不确定的乱动情况。 8. 两构件组成运动副的条件是（ ） A. 直接接触并具有相对运动 B. 直接接触并不具有相对运动 C. 不直接接触并具有相对运动 D. 不直接接触并不具有相对运动 【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. 一个平面运动构件原有3个自由度，与机架通过转动副连接后，转动副对该构件施加的约束数为（ ） A. 施加2个独立约束 B. 施加1个独立约束 C. 施加3个独立约束 D. 施加0个独立约束 【答案】A 【解析】平面运动构件相对于机架具有移动和转动共3个自由度，转动副允许构件绕连接点转动，限制两个方向的移动，因此施加2个独立约束。 10. 某平面四杆机构由4个构件组成，构件之间全部采用4个转动副连接，且不存在局部自由度和虚约束。该机构的自由度数为（ ） A. 具有1个自由度 B. 具有2个自由度 C. 具有3个自由度 D. 具有4个自由度 【答案】A 【解析】平面机构自由度按公式计算：自由度数为3乘以构件数减去1，再减去2乘以转动副数，即3×3减去2×4，结果为1。因此该四杆机构需要一个独立运动输入。 11. 平面内两个构件通过移动副连接时，构件间相对运动保留的自由度数为（ ） A. 相对保留1个自由度 B. 相对保留2个自由度 C. 相对保留3个自由度 D. 相对保留0个自由度 【答案】A 【解析】移动副仅允许两个构件沿规定方向作相对移动，限制另外两个方向的相对运动，因此在平面内保留1个相对自由度。 12. 关于平面转动副和移动副自由度的说法，正确的是（ ） A. 两者均保留1个相对自由度 B. 前者保留2个相对自由度 C. 后者保留3个相对自由度 D. 两者均不保留相对自由度 【答案】A 【解析】平面转动副允许两个构件绕连接点相对转动，平面移动副允许两个构件沿规定方向相对移动，二者均只保留1个相对自由度。 13. 平面运动构件通过固定端与机架连接后，其相对于机架的自由度数为（ ） A. 相对具有0个自由度 B. 相对具有1个自由度 C. 相对具有2个自由度 D. 相对具有3个自由度 【答案】A 【解析】平面刚体相对于机架原有两个移动自由度和一个转动自由度，固定端同时限制这些运动，因此构件相对于机架不再具有自由度。 14. 两个平面构件通过凸轮与从动件接触形成高副，在未增加其他约束的情况下，构件间通常保留的相对自由度数为（ ） A. 通常保留2个相对自由度 B. 通常保留1个相对自由度 C. 通常保留3个相对自由度 D. 通常保留0个相对自由度 【答案】A 【解析】平面高副通常为点接触或线接触，对两个构件的相对运动施加1个约束。平面两个构件原有3个相对自由度，因此通常保留2个相对自由度。 15. 车床主轴通过轴承支承在箱体内，若只考虑主轴与箱体之间绕轴线的相对转动，则二者构成的运动副属于（ ） A. 允许绕固定轴线转动的转动副 B. 允许沿固定方向移动的移动副 C. 限制全部相对运动的固定副 D. 通过点线接触传递运动的高副 【答案】A 【解析】在题设条件下，主轴与箱体之间只允许绕自身轴线相对转动，其他相对运动受到限制，因此可将二者的运动关系视为转动副。 16. 在平面机构自由度计算式中，符号n的含义是（ ） A. 机构的数量 B. 运动副的数量 C. 构件的数量 D. 机构的自由度 【答案】C：构件的数量 【解析】在平面机构自由度计算公式F=3n-2PL-PH中，n表示活动构件的数量。 17. 计算平面机构自由度时，首先应确保（ ） A. 确保运动副的数量准确 B. 忽略构件形状、尺寸 C. 仅考虑机构结构形式 D. 忽略机构运动方式 【答案】A 【解析】计算平面机构自由度时，应先准确确定机构中的运动副数量，并正确区分低副和高副，再代入自由度计算公式。选项A所述“确保运动副的数量准确”是保证计算结果正确的基础，因此选A。 18. 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 19. 在平面机构的自由度计算中，连杆数的含义是？（ ） A. 连杆的数量 B. 运动副的数量 C. 构件的数量 D. 机构的自由度 【答案】A 【解析】在平面机构的自由度计算中，联杆数指的是机构中连杆的数量，它是计算自由度的重要参数之一。 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. 运动副限制了两个构件之间的______。 【答案】某些相对运动 【解析】运动副限制两个构件之间的某些相对运动。 22. 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】面接触形成低副，点或线接触形成高副。 23. 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】转动副和移动副各引入2个约束，高副引入1个约束。 24. 光滑铰链的约束特点是：限制两物体______的相对运动，而不能限制两物体绕______相对转动。 【答案】① 某些方向 ② 铰链中心 【解析】光滑铰链连接的物体，在垂直于铰链轴方向运动受限，但可绕铰链中心转动，如门窗的铰链连接。 25. 计算平面机构自由度时，需要考虑构件的______。 【答案】数量和类型 【解析】在计算平面机构自由度时，需要考虑构件的数量和类型，因为它们直接影响机构的自由度。 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，因此空格应填3n。 28. 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】机构具有确定运动的条件是自由度等于原动件数目。 29. 在平面内作相对运动的两个构件组成转动副或移动副时，该运动副保留______个相对自由度，同时约束______个相对自由度。 【答案】1；2 【解析】平面内一个构件相对于另一个构件有3个自由度，转动副和移动副均只允许一种相对运动，因此保留1个自由度，约束2个自由度。 30. 某平面机构除机架外有4个活动构件，含有5个低副且没有高副，则该机构的自由度为______。 【答案】2 【解析】平面机构自由度公式为 。代入 、、，得 。 三、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 31. 局部自由度是与机构运动无关的自由度。（ ） 【答案】正确 【解析】局部自由度与机构整体运动无关，因此说法正确。 32. 机构中的自由度数等于其活动构件数。（ ） 【答案】错误 【解析】机构自由度由活动构件和运动副共同决定，不等于活动构件数，因此说法错误。 33. 运动副的作用是连接两个构件、限制构件的运动和传递运动和动力。（ ） 【答案】正确 【解析】运动副用于连接构件、限制相对运动并传递力和运动。 34. 平面运动副的最大约束为2，最小约束为1。（ ） 【答案】正确 【解析】平面内一个未受约束的构件相对于另一个构件具有3个相对自由度，即沿x、y方向的移动和绕垂直于平面的轴转动。运动副至少保留1个相对自由度，因此最多约束2个相对自由度；运动副至少要限制1个相对自由度，因此最少约束1个相对自由度。所以，平面运动副的最大约束数为2，最小约束数为1，题干说法正确。 35. 在平面内，未受约束的刚体相对于固定参考构件具有两个移动自由度和一个转动自由度，共有3个自由度。（ ） 【答案】正确 【解析】平面刚体的位置由两个相互垂直方向的移动参数和一个转角参数确定，因此相对于固定参考构件共有3个自由度。 36. 局部自由度对机构的传动效率没有影响。（ ） 【答案】错误 【解析】局部自由度不影响机构整体运动的确定性，但局部构件的相对运动可能产生摩擦和能量损失，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，题干说法错误。 37. 平面机构中，引入一个高副将引入1个约束。（ ） 【答案】正确 【解析】在平面机构中，引入一个高副将引入1个约束，保留2个自由度。 38. 运动副的存在会增加机构的自由度。（ ） 【答案】错误 【解析】运动副会限制构件的自由度。 39. 只要机构的自由度数大于0，机构就具有确定运动。（ ） 【答案】错误 【解析】机构具有确定运动的条件是自由度数与原动件数目相等，仅自由度数大于0，原动件数与之不匹配时，机构运动不确定。 40. 复合铰链会增加机构的自由度。（ ） 【答案】错误 【解析】复合铰链需要正确计数，不会增加机构的自由度，因此说法错误。 四、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 41. 机构具有确定运动的条件是什么？ 【答案】机构的自由度F等于原动件数目。F>原动件数，运动不确定；F<原动件数，机构卡死。 【解析】机构具有确定运动的条件是：机构的自由度F等于原动件的数目。当F等于原动件数时，每个自由度均由一个独立原动件控制，机构的运动是确定的；当F大于原动件数时，机构的自由度未被完全控制，运动不确定；当F小于原动件数时，原动件之间存在运动约束矛盾，机构通常会卡死或无法正常运动。 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】平面机构的自由度计算公式为F=3n-2PL-PH，其中，n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数。活动构件在平面内未受约束时具有3个自由度，转动副和移动副均属于低副，每个低副通常提供2个约束；高副通常提供1个约束。计算时应注意以下事项：第一，复合铰链是三个或三个以上构件在同一处通过转动副连接，若有k个构件在同一点组成复合铰链，应按k-1个转动副计数；第二，局部自由度是某些构件的局部运动不影响其他构件运动所产生的自由度，计算时应将其扣除，例如滚子从动件中滚子的自转自由度；第三，虚约束是重复引入且不起独立限制作用的约束，在特定几何或结构条件下应予以扣除。正确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，才能准确计算机构自由度。 44. 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。 五、综合应用题（本大题共1小题，每题10分，共10分） 45. 某自动送料冲压设备采用平面六杆送料机构。维修人员根据运动简图确认：构件1为机架，构件2为主动曲柄，构件3为连杆，构件4为摇杆，构件5为送料臂，构件6为导向连杆。各构件之间的连接关系为：构件1与构件2、构件2与构件3、构件3与构件4、构件4与构件1、构件4与构件5、构件5与构件6、构件6与构件1之间均采用转动副。该机构共有6个构件、7个低副，未设置高副。（1）计算该平面机构的自由度，并计算所有低副提供的约束数。（2）维修人员拟将构件5与构件6之间的转动副改为凸轮与从动件组成的高副，其他连接关系保持不变。计算改动后机构的自由度，并判断一台电动机输入能否实现确定的送料运动。（3）针对改动后的机构，提出使机构恢复单自由度运动的改进措施，并说明理由。 【答案】（1）平面机构自由度公式为 。代入 、、，得 。所有低副提供的约束数为 个。（2）改动后，低副数为6，高副数为1，机构自由度为 。一台电动机输入不能实现确定的送料运动，还需要增加一个独立约束或设置第二个独立输入。（3）将构件5与构件6之间的高副恢复为转动副，使低副数恢复为7、高副数恢复为0。此时机构自由度为1，一台电动机即可实现确定的送料运动。 【解析】（1）六个构件除机架外有五个活动构件，每个活动构件具有三个自由度；七个转动副各提供两个约束，因此自由度为15减14，结果为1。（2）高副仅提供一个约束，替代转动副后约束减少一个，自由度增加为2。（3）恢复转动副可增加一个约束，使机构回到单自由度状态。 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 $