四川省（对口招生）智能制造类 《机械基础》项目五任务六 45分钟专题训练卷

四川省（对口招生）智能制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共158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智能制造类理论知识，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智能制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有四川省对口招生考试《机械制图》《金属加工与实训》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 四川省（对口招生）智能制造类 《机械基础》 项目五：机器与机构 任务六：平面机构自由度计算 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16小题，每题3分，共48分） 1. 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 2. 计算平面机构自由度时，应注意哪些事项？（ ） A. 确保运动副的数量准确 B. 不考虑构件形状尺寸 C. 仅考虑机构的结构形式 D. 忽略机构的运动方式 3. 在平面机构的自由度计算中，联杆数的含义是？（ ） 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 4. 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. 自由度等于原动件数时，机构具有确定的相对运动 C. 自由度为零时，机构处于死点位置 D. 自由度可以小于零 5. 在平面机构自由度计算中，字母n通常代表哪一类数量？（ ） 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 6. 某平面送料机构有4个活动构件，包含5个低副和1个高副，且不存在复合铰链、局部自由度和虚约束，该机构的自由度为（ ） A. 0个 B. 1个 C. 2个 D. 3个 7. 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 8. 平面机构相对机架运动时，其自由度是指所需的（ ） A. 机构中构件的总数与机架数目 B. 各构件相对运动所需的独立参数数目 C. 运动副限制构件运动的约束数目 D. 机构中运动副的连接数目 9. 一个平面内作一般运动的自由构件具有的自由度数是（ ） A. 1个独立运动参数 B. 2个独立运动参数 C. 3个独立运动参数 D. 4个独立运动参数 10. 平面机构自由度计算公式中，、、分别表示活动构件数、低副数和高副数时，正确的公式是（ ） A. B. C. D. 11. 在平面机构中，一个低副对两个构件相对运动所施加的约束数是（ ） A. 1个独立约束 B. 2个独立约束 C. 3个独立约束 D. 4个独立约束 12. 转动副和移动副在平面机构中各具有（ ） A. 2个相对自由度 B. 1个相对自由度 C. 3个相对自由度 D. 4个相对自由度 13. 某平面四杆机构除机架外有3个活动构件，共有4个转动副，则该机构的自由度为（ ） A. 0 B. 2 C. 1 D. 3 14. 某平面机构共有5个构件，其中1个为机架，设有4个低副且无高副。计算自由度时，活动构件数应取（ ） A. 5个活动构件 B. 4个活动构件 C. 3个活动构件 D. 1个活动构件 15. 某平面机构有4个活动构件和6个低副，自由度为0。若将其中1个低副改为高副，其他条件不变，则机构自由度为（ ） A. 0 B. 2 C. 3 D. 1 16. 某平面机构有6个活动构件、5个普通低副、1个由3个活动构件共同组成的复合转动副和1个高副。计算时，复合转动副应折算为2个低副，则该机构的自由度为（ ） A. 1 B. 2 C. 4 D. 5 二、判断题（本大题共12小题，每题2分，共24分） 17. 机构的自由度越大，运动越灵活，越好用。（ ） 18. 复合铰链会增加机构的自由度。（ ） 19. 自由度为零的机构一定无法运动。（ ） 20. 只要机构的自由度数大于0，机构就具有确定运动。（ ） 21. 机构的自由度数F＜0时，机构不能运动，称为超静定机构。（ ） 22. 构件的数量和类型对平面机构的自由度没有影响。（ ） 23. 一个未受约束的平面刚体相对于参考坐标系可以作两个方向的移动和一个转动，因此具有3个自由度。（ ） 24. 平面低副通常保留两个构件之间的一个相对运动自由度，同时约束两个相对运动自由度。（ ） 25. 在公式 中， 表示包括机架在内的构件总数。（ ） 26. 平面铰链四杆机构包括4个构件和4个转动副，按一般自由度公式计算，其自由度为1。（ ） 27. 曲柄滑块机构有3个活动构件、4个低副且无高副，按一般自由度公式计算，其自由度为1。（ ） 28. 某平面机构有3个活动构件、4个低副和1个高副，按一般自由度公式计算，其自由度为1。（ ） 三、简答题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 29. 简述平面机构自由度的计算步骤。 30. 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。 31. 计算图示机构其自由度。 32. 简述计算平面机构自由度的基本步骤，并写出平面机构自由度的计算公式。 33. 某自动夹具的平面连杆机构由机架和5个活动构件组成，机构中有7个低副，未设置高副。夹具改进时，技术人员在摆杆端部增加一个与固定导轨接触的滚轮，使滚轮与导轨形成1个高副。回答下列问题。（1）计算改进前该机构的自由度。（2）若技术人员将机架也计入活动构件，计算结果为多少？指出其错误原因。（3）计算增加滚轮高副后机构的自由度，并说明该改进可能造成的影响。 四、综合应用题（本大题共3小题，共18分） 34.（4分）某自动送料装置采用曲柄摇杆机构，机架、曲柄、连杆和摇杆共组成4个构件，各构件之间均采用转动副连接。设计人员拟将连杆与摇杆之间的转动副改为凸轮接触副，以改变送料运动规律。（1）计算原曲柄摇杆机构的自由度。（2）若仅将一个转动副改为高副，其他条件不变，计算改进后机构的自由度。（3）判断改进后的机构能否仅用一个电动机实现确定的运动，并说明恢复确定运动的措施。 35.（10分）计算以下机构简图中的自由度 （1） （2） 36.（4分）某发动机维修部门检修一台曲柄滑块式压缩机。机构由机架、曲柄、连杆和滑块组成，曲柄与机架、曲柄与连杆、连杆与滑块均采用转动副，滑块与机架采用移动副。为提高滑块运行稳定性，设计人员提出在同一滑块与机架之间再增加一个独立移动副。（1）计算原曲柄滑块机构的自由度。（2）按平面机构自由度计算公式，计算增加一个独立移动副后的自由度。（3）判断该改进方案是否合理，并提出结构改进建议。 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 $ 四川省（对口招生）智能制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共158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智能制造类理论知识，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智能制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有四川省对口招生考试《机械制图》《金属加工与实训》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 四川省（对口招生）智能制造类 《机械基础》 项目五：机器与机构 任务六：平面机构自由度计算 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16小题，每题3分，共48分） 1. 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。 2. 计算平面机构自由度时，应注意哪些事项？（ ） A. 确保运动副的数量准确 B. 不考虑构件形状尺寸 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。 3. 在平面机构的自由度计算中，联杆数的含义是？（ ） 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。 4. 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. 自由度等于原动件数时，机构具有确定的相对运动 C. 自由度为零时，机构处于死点位置 D. 自由度可以小于零 【答案】B 【解析】自由度等于原动件数时，机构具有确定的相对运动 5. 在平面机构自由度计算中，字母n通常代表哪一类数量？（ ） 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 【解析】在平面机构自由度计算公式中，n表示机构中构件的数量。 6. 某平面送料机构有4个活动构件，包含5个低副和1个高副，且不存在复合铰链、局部自由度和虚约束，该机构的自由度为（ ） A. 0个 B. 1个 C. 2个 D. 3个 【答案】B 【解析】根据平面机构自由度公式，F=3n-2×4-2×5-1=1。 7. 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。 8. 平面机构相对机架运动时，其自由度是指所需的（ ） A. 机构中构件的总数与机架数目 B. 各构件相对运动所需的独立参数数目 C. 运动副限制构件运动的约束数目 D. 机构中运动副的连接数目 【答案】B 【解析】机构自由度表示机构相对机架运动时所需的独立运动参数数目。 9. 一个平面内作一般运动的自由构件具有的自由度数是（ ） A. 1个独立运动参数 B. 2个独立运动参数 C. 3个独立运动参数 D. 4个独立运动参数 【答案】C 【解析】平面自由构件可沿两个坐标方向移动，并绕垂直于平面的轴转动，因此具有3个自由度。 10. 平面机构自由度计算公式中，、、分别表示活动构件数、低副数和高副数时，正确的公式是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】平面低副引入两个约束，高副引入一个约束，所以自由度公式为。 11. 在平面机构中，一个低副对两个构件相对运动所施加的约束数是（ ） A. 1个独立约束 B. 2个独立约束 C. 3个独立约束 D. 4个独立约束 【答案】D 【解析】平面自由构件具有3个自由度，低副保留1个相对自由度，因此施加2个约束。 12. 转动副和移动副在平面机构中各具有（ ） A. 2个相对自由度 B. 1个相对自由度 C. 3个相对自由度 D. 4个相对自由度 【答案】B 【解析】转动副只允许相对转动，移动副只允许相对移动，二者均保留1个相对自由度。 13. 某平面四杆机构除机架外有3个活动构件，共有4个转动副，则该机构的自由度为（ ） A. 0 B. 2 C. 1 D. 3 【答案】C 【解析】由得，故机构有1个自由度。 14. 某平面机构共有5个构件，其中1个为机架，设有4个低副且无高副。计算自由度时，活动构件数应取（ ） A. 5个活动构件 B. 4个活动构件 C. 3个活动构件 D. 1个活动构件 【答案】B 【解析】自由度公式中的只统计活动构件，机架不计入，因此。 15. 某平面机构有4个活动构件和6个低副，自由度为0。若将其中1个低副改为高副，其他条件不变，则机构自由度为（ ） A. 0 B. 2 C. 3 D. 1 【答案】D 【解析】改动后低副数为5、高副数为1，，故自由度增加1。 16. 某平面机构有6个活动构件、5个普通低副、1个由3个活动构件共同组成的复合转动副和1个高副。计算时，复合转动副应折算为2个低副，则该机构的自由度为（ ） A. 1 B. 2 C. 4 D. 5 【答案】A 【解析】复合转动副折算为2个低副，故，。 二、判断题（本大题共12小题，每题2分，共24分） 17. 机构的自由度越大，运动越灵活，越好用。（ ） 【答案】错误 【解析】自由度大于原动件数时，运动不确定，无法正常工作。 18. 复合铰链会增加机构的自由度。（ ） 【答案】错误 【解析】复合铰链会增加约束，通常不会增加机构的自由度。 19. 自由度为零的机构一定无法运动。（ ） 【答案】正确 【解析】自由度为零表示机构没有独立运动参数，不能产生相对运动。 20. 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 。 21. 机构的自由度数F＜0时，机构不能运动，称为超静定机构。（ ） 【答案】正确 【解析】F＜0表示机构的约束过多，构件间无相对运动可能，属于超静定机构（需通过强度计算分析约束反力），表述正确。 22. 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。 23. 一个未受约束的平面刚体相对于参考坐标系可以作两个方向的移动和一个转动，因此具有3个自由度。（ ） 【答案】正确 【解析】平面刚体的独立运动包括沿两个坐标轴移动和绕垂直平面的轴转动，共有3个自由度。 24. 平面低副通常保留两个构件之间的一个相对运动自由度，同时约束两个相对运动自由度。（ ） 【答案】正确 【解析】转动副和移动副均属于平面低副，每个低副通常提供1个相对自由度，约束2个相对自由度。 25. 在公式 中， 表示包括机架在内的构件总数。（ ） 【答案】错误 【解析】公式中的表示活动构件数，不包括机架；和分别表示低副数和高副数。 26. 平面铰链四杆机构包括4个构件和4个转动副，按一般自由度公式计算，其自由度为1。（ ） 【答案】正确 【解析】活动构件数为3，低副数为4，故，说明机构具有一个独立运动。 27. 曲柄滑块机构有3个活动构件、4个低副且无高副，按一般自由度公式计算，其自由度为1。（ ） 【答案】正确 【解析】曲柄滑块机构的活动构件数为3、低副数为4，故。 28. 某平面机构有3个活动构件、4个低副和1个高副，按一般自由度公式计算，其自由度为1。（ ） 【答案】错误 【解析】高副约束1个自由度，故，不是1。 三、简答题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 29. 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）；识别虚约束，并在统计运动副数时不将其作为有效约束计入；确定有效低副数PL和高副数PH；代入公式F=3n-2PL-PH计算；若存在局部自由度F′，则机构实际自由度为F=3n-2PL-PH-F′。 【解析】计算平面机构自由度时，先以机架为参考确定活动构件数n。随后统计有效运动副：转动副、移动副等为低副，每个低副引入2个约束；凸轮副、齿轮副等为高副，每个高副引入1个约束。虚约束不产生独立约束作用，统计PL、PH时不应重复计入。先按F=3n-2PL-PH求得自由度；若机构中存在滚子等局部自由度，还应扣除局部自由度F′，即F=3n-2PL-PH-F′。 30. 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。 31. 计算图示机构其自由度。 【答案】F＝3n-＝3×7－2×10－0＝1 32. 简述计算平面机构自由度的基本步骤，并写出平面机构自由度的计算公式。 【答案】（1）确定机构中的活动构件数 ，机架不计入活动构件数。（2）统计低副数 和高副数 ，转动副和移动副属于低副，凸轮副、齿轮副等属于高副。（3）代入公式 计算机构自由度，并结合机构运动要求判断结果是否合理。 【解析】平面机构中，每个活动构件原有3个自由度，低副限制2个自由度，高副限制1个自由度，据此建立自由度计算公式。 33. 某自动夹具的平面连杆机构由机架和5个活动构件组成，机构中有7个低副，未设置高副。夹具改进时，技术人员在摆杆端部增加一个与固定导轨接触的滚轮，使滚轮与导轨形成1个高副。回答下列问题。（1）计算改进前该机构的自由度。（2）若技术人员将机架也计入活动构件，计算结果为多少？指出其错误原因。（3）计算增加滚轮高副后机构的自由度，并说明该改进可能造成的影响。 【答案】（1），改进前机构自由度为1。（2）错误计算结果为 。错误原因是机架为固定构件，不具有相对运动自由度，不能计入活动构件数。（3），增加高副后机构自由度为0。在该高副为独立约束时，机构将不能按原设计连续运动。 【解析】（1）n=5，PL=7，PH=0，F=3n-2PL-PH=1。（2）误计机架得n=6、F=4；机架固定，不计入活动构件。（3）增加1个独立高副后F=3×5-2×7-1=0，机构可能无法连续运动。 四、综合应用题（本大题共3小题，共18分） 34.（4分）某自动送料装置采用曲柄摇杆机构，机架、曲柄、连杆和摇杆共组成4个构件，各构件之间均采用转动副连接。设计人员拟将连杆与摇杆之间的转动副改为凸轮接触副，以改变送料运动规律。（1）计算原曲柄摇杆机构的自由度。（2）若仅将一个转动副改为高副，其他条件不变，计算改进后机构的自由度。（3）判断改进后的机构能否仅用一个电动机实现确定的运动，并说明恢复确定运动的措施。 【答案】（1）机构总构件数为4，活动构件数 ，低副数 ，高副数 。根据 ，得 。（2）改进后 ，低副数 ，高副数 。得 。（3）不能。改进后机构有两个自由度，一个电动机不能确定全部构件的运动。应保留原转动副，或增加一个独立约束，使机构自由度恢复为1。 【解析】（1）活动构件n=3，4个转动副，F=3×3-2×4=1。（2）一个低副改为高副后，PL=3、PH=1，F=3×3-2×3-1=2。（3）两自由度时单电动机不能保证确定运动，应保留转动副或增设独立约束，使F恢复为1。 35.（10分）计算以下机构简图中的自由度 （1） （2） 【答案】（1）1 （2）1 【解析】根据 自由度计算公式F=3n-2 F=3*2-2*2-1=1 F=3*3-2*4-0=1 36.（4分）某发动机维修部门检修一台曲柄滑块式压缩机。机构由机架、曲柄、连杆和滑块组成，曲柄与机架、曲柄与连杆、连杆与滑块均采用转动副，滑块与机架采用移动副。为提高滑块运行稳定性，设计人员提出在同一滑块与机架之间再增加一个独立移动副。（1）计算原曲柄滑块机构的自由度。（2）按平面机构自由度计算公式，计算增加一个独立移动副后的自由度。（3）判断该改进方案是否合理，并提出结构改进建议。 【答案】（1）活动构件数 ，低副数 ，高副数 。因此 。（2）增加一个移动副后，，，。按公式计算得 。（3）该结果表明约束数超过机构所需约束，存在过约束或运动干涉风险。应采用一个合理的移动副进行导向，并通过提高导轨刚度、调整导向间隙和保证导轨安装平行度来改善稳定性。 【解析】（1）n=3，PL=4，F=3×3-2×4=1。（2）增加独立移动副后PL=5，F=3×3-2×5=-1。（3）负值表明存在过约束或干涉风险，不宜设置两个独立移动副；宜保留一个导向副，并提高导轨刚度、平行度和调整间隙。 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 $