2025年假肢裝配工機(jī)械設(shè)計(jì)模擬及答案1.（單選）在下肢假肢接受腔設(shè)計(jì)中，決定坐骨結(jié)節(jié)承重面傾角的關(guān)鍵解剖參數(shù)是A.股骨干前傾角?B.骨盆入射角?C.坐骨結(jié)節(jié)—股骨大轉(zhuǎn)子連線與水平面夾角?D.脛骨平臺(tái)后傾角答案：C2.（單選）采用碳纖維復(fù)合材料制作儲(chǔ)能腳板時(shí)，為提高矢狀面回彈效率，鋪層方向應(yīng)優(yōu)先A.[0°/90°]?B.[±45°]?C.[0°/±45°/90°]?D.[0°/30°/60°]答案：B3.（單選）下列哪種軸承配置最適合用于帶被動(dòng)阻尼的膝離斷關(guān)節(jié)A.深溝球軸承+推力滾針軸承?B.角接觸球軸承對(duì)置?C.滑動(dòng)軸承+密封圈?D.圓錐滾子軸承背對(duì)背答案：D4.（單選）在SolidWorksSimulation中對(duì)假肢管進(jìn)行三點(diǎn)彎曲分析時(shí)，若需觀察局部壓潰，最合理的網(wǎng)格類型為A.實(shí)體二次四面體?B.實(shí)體一次六面體?C.殼單元?D.梁?jiǎn)卧鸢福篈5.（單選）依據(jù)ISO10328:2016，完成級(jí)別P5試驗(yàn)后，結(jié)構(gòu)完好但出現(xiàn)0.4mm永久變形，該結(jié)果應(yīng)判定為A.通過?B.條件通過?C.失敗?D.需追加疲勞試驗(yàn)答案：B6.（單選）假肢用線性致動(dòng)器在25mm/s速度下輸出800N推力，若絲杠導(dǎo)程6mm，忽略效率，電機(jī)所需扭矩約為A.0.76N·m?B.1.52N·m?C.2.28N·m?D.3.04N·m答案：B7.（單選）對(duì)于肌電控制的前臂假手，下列哪種電極排列可有效抑制共模干擾A.雙極差分+屏蔽驅(qū)動(dòng)?B.單端+低通?C.單端+高通?D.雙極+50Hz陷波答案：A8.（單選）在低溫-20℃環(huán)境下，下列哪種熱塑性板材仍保持≥80%沖擊強(qiáng)度A.PP?B.PE-HD?C.PETG?D.CopolyesterTPC答案：D9.（單選）采用FDM打印TPU假肢襯墊時(shí)，為降低層間剝離概率，應(yīng)優(yōu)先調(diào)整A.層厚0.1mm?B.熱床110℃?C.退火處理?D.打印方向與受力方向成45°答案：D10.（單選）在假肢膝關(guān)節(jié)多體動(dòng)力學(xué)模型中，若需模擬步態(tài)支撐期猝停，應(yīng)添加的約束是A.扭轉(zhuǎn)彈簧?B.阻尼器?C.鎖定副?D.接觸碰撞答案：C11.（單選）下列哪種表面處理可顯著提高鈦合金接受腔鉚釘?shù)钠趬勖麬.陽極氧化?B.微弧氧化?C.噴丸+陽極氧化?D.電化學(xué)拋光答案：C12.（單選）使用MoCap采集步態(tài)時(shí)，若采樣頻率100Hz，受試者步速1.3m/s，則足貼標(biāo)志點(diǎn)的最大空間誤差應(yīng)控制在A.0.5mm?B.1mm?C.2mm?D.5mm答案：B13.（單選）在假肢腳板跟部嵌入蜂窩鋁，其主要能量吸收機(jī)制為A.彈性變形?B.塑性屈曲?C.粘彈性滯后?D.摩擦耗散答案：B14.（單選）下列哪種驅(qū)動(dòng)方式最適合實(shí)現(xiàn)假肢踝關(guān)節(jié)背屈15°的靜音調(diào)節(jié)A.有刷電機(jī)+行星減速?B.無刷直驅(qū)+諧波減速?C.形狀記憶合金?D.氣動(dòng)肌肉答案：B15.（單選）若大腿假肢接受腔采用真空輔助懸吊，下列哪項(xiàng)密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)動(dòng)態(tài)擺動(dòng)期真空保持最有效A.單道硅脂涂層?B.雙道波紋密封圈+單向閥?C.彈性織物套?D.O型圈+螺紋壓蓋答案：B16.（單選）在假肢對(duì)線儀中，若激光發(fā)射器波長(zhǎng)635nm，需檢測(cè)±0.5°角度偏差，則接收端CCD像素分辨率至少A.640ppi?B.1280ppi?C.2000ppi?D.與距離無關(guān)答案：B17.（單選）下列哪種材料最適合制作需透X射線的假肢連接接頭A.7075-T6?B.TC4?C.PEEK-CF30?D.鎂合金AZ91D答案：C18.（單選）在假肢膝關(guān)節(jié)液壓缸設(shè)計(jì)中，若活塞直徑16mm，桿徑10mm，伸出速度需達(dá)到75mm/s，油泵流量應(yīng)≥A.9mL/s?B.15mL/s?C.18mL/s?D.24mL/s答案：B19.（單選）下列哪種算法最適合實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)假肢膝關(guān)節(jié)解鎖時(shí)機(jī)A.線性判別分析?B.隱馬爾可夫模型?C.支持向量回歸?D.K-means答案：B20.（單選）在假肢腳板疲勞試驗(yàn)中，若加載頻率3Hz，循環(huán)2×10?次，試驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)約為A.185h?B.231h?C.278h?D.308h答案：B21.（多選）影響接受腔內(nèi)側(cè)壁壓力分布的因素包括A.坐骨結(jié)節(jié)形態(tài)?B.內(nèi)收肌張力?C.股骨干幾何?D.襯墊厚度?E.懸吊方式答案：ABCDE22.（多選）下列措施可降低碳纖維腳板在沖擊載荷下的層間剪切失效A.表層+45°鋪層?B.芯層0°鋪層?C.添加環(huán)氧微球?D.提高樹脂韌性?E.熱壓罐成型答案：ABDE23.（多選）在假肢用無刷電機(jī)控制器中，需要采集的反饋量有A.相電流?B.霍爾信號(hào)?C.直流母線電壓?D.電機(jī)溫度?E.轉(zhuǎn)子加速度答案：ABCD24.（多選）下列屬于假肢踝關(guān)節(jié)背屈限位結(jié)構(gòu)的是A.凸輪擋塊?B.彈性繩?C.可調(diào)螺釘?D.扭簧預(yù)緊?E.棘輪棘爪答案：ACD25.（多選）關(guān)于鈦合金TC4接受腔焊接，正確的工藝有A.氬弧焊背面保護(hù)?B.焊后700℃退火?C.采用ERTi-5焊絲?D.激光焊小變形?E.焊前酸洗答案：ABDE26.（多選）在假肢膝關(guān)節(jié)屈曲0°—120°范圍內(nèi)，需提供遞增阻力的結(jié)構(gòu)有A.變截面扭簧?B.凸輪-滾子?C.磁流變阻尼器?D.氣壓缸?E.雙彈簧串聯(lián)答案：ABC27.（多選）下列屬于假肢接受腔CAD-CAM流程的是A.3D掃描?B.解剖標(biāo)志點(diǎn)識(shí)別?C.布爾減運(yùn)算?D.有限元優(yōu)化?E.五軸雕刻答案：ABCDE28.（多選）在肌電假手控制中，采用模式識(shí)別時(shí)需提取的特征有A.均方根?B.小波系數(shù)?C.自回歸系數(shù)?D.相位同步?E.樣本熵答案：ABCE29.（多選）下列因素會(huì)顯著影響儲(chǔ)能腳板回彈效率A.跟部曲率半徑?B.碳纖維模量?C.使用者體重?D.步頻?E.地面硬度答案：ABCDE30.（多選）關(guān)于假肢接受腔通風(fēng)孔設(shè)計(jì)，正確的說法有A.孔徑3mm可減少應(yīng)力集中?B.周向分布優(yōu)于徑向?C.可降低濕度?D.需避免邊緣銳角?E.對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無影響答案：ACD31.（判斷）假肢膝關(guān)節(jié)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心在步態(tài)周期中固定不變。答案：錯(cuò)誤32.（判斷）采用碳纖維鋪層[0/45/90/-45]對(duì)稱層合板可消除拉-剪耦合。答案：正確33.（判斷）在假肢腳板疲勞試驗(yàn)中，R-ratio取0.1比R-ratio取-1更易產(chǎn)生壓縮損傷。答案：正確34.（判斷）鈦合金陽極氧化膜厚度越大，其疲勞性能越好。答案：錯(cuò)誤35.（判斷）肌電信號(hào)頻段主要集中在0—20Hz。答案：錯(cuò)誤36.（判斷）真空懸吊接受腔的密封性能與襯套厚度無關(guān)。答案：錯(cuò)誤37.（判斷）形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器在低溫馬氏體相時(shí)易于塑性變形。答案：正確38.（判斷）在假肢接受腔有限元模型中，采用各向同性材料可準(zhǔn)確模擬皮質(zhì)骨。答案：錯(cuò)誤39.（判斷）磁流變阻尼器的阻尼力與電流呈線性關(guān)系。答案：錯(cuò)誤40.（判斷）采用蜂窩鋁填充的腳板，其能量回輸率高于實(shí)心碳纖維板。答案：錯(cuò)誤41.（填空）依據(jù)ISO22675:2016，假肢腳板跟部能量回輸率測(cè)試時(shí)，加載速率應(yīng)控制在________mm/s。答案：50±542.（填空）在假肢膝關(guān)節(jié)四連桿機(jī)構(gòu)中，若桿長(zhǎng)分別為40、60、70、80mm，則最短桿為________桿時(shí)，可獲得搖桿-搖桿運(yùn)動(dòng)。答案：連架43.（填空）采用鈦合金TC4制作接受腔，其彈性模量約為________GPa。答案：11444.（填空）若碳纖維腳板跟部厚度從8mm減至6mm，在相同載荷下最大撓度增加比例約為________%。答案：33.345.（填空）在肌電信號(hào)采集中，為了抑制運(yùn)動(dòng)偽跡，高通濾波截止頻率通常設(shè)為________Hz。答案：2046.（填空）假肢用無刷電機(jī)極對(duì)數(shù)為5，額定轉(zhuǎn)速3000rpm，則電頻率為________Hz。答案：25047.（填空）采用真空澆注聚氨酯襯墊，混合比例異氰酸酯：多元醇=1：1.2，則其理論官能度比為________。答案：1.248.（填空）在假肢接受腔設(shè)計(jì)軟件中，采用非均勻有理B樣條，其英文縮寫為________。答案：NURBS49.（填空）若大腿假肢質(zhì)量為2.5kg，質(zhì)心距離膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心180mm，則步態(tài)擺動(dòng)期最大慣性矩約為________kg·m2。答案：0.08150.（填空）依據(jù)GB/T31181-2014，假肢膝關(guān)節(jié)低溫試驗(yàn)應(yīng)在________℃環(huán)境下保持4h。答案：-4051.（簡(jiǎn)答）說明假肢接受腔坐骨包容設(shè)計(jì)如何影響步態(tài)支撐期骨盆穩(wěn)定性，并給出量化評(píng)估方法。答案：坐骨包容通過增加坐骨結(jié)節(jié)與接受腔接觸面積，使髖臼載荷重新分布，降低恥骨聯(lián)合剪切。量化方法：1.在步態(tài)分析系統(tǒng)中用反光標(biāo)記點(diǎn)追蹤髂前上棘位移，計(jì)算骨盆冠狀面傾斜角標(biāo)準(zhǔn)差；2.采用壓力傳感器陣列測(cè)量坐骨區(qū)域峰值壓力，支撐期峰值壓力降低≥15%且角度標(biāo)準(zhǔn)差<2°視為穩(wěn)定。52.（簡(jiǎn)答）闡述碳纖維腳板在疲勞加載過程中剛度退化的機(jī)理，并提出兩種抑制措施。答案：機(jī)理：基體微裂紋→纖維-基體脫粘→層間剪切裂紋擴(kuò)展→纖維斷裂，導(dǎo)致彎曲剛度下降。抑制：1.在跟部最高應(yīng)變區(qū)插入±45°芳綸纖維層，提高層間韌性；2.采用環(huán)氧/酚醛共混基體，微膠囊化增韌，使裂紋擴(kuò)展能量釋放率降低30%。53.（簡(jiǎn)答）描述如何利用磁流變阻尼器實(shí)現(xiàn)假肢膝關(guān)節(jié)擺動(dòng)期屈曲阻尼自適應(yīng)，并給出控制框圖。答案：采集步速（陀螺儀）、載荷（鞋墊FSR）→MCU→PWM→電流驅(qū)動(dòng)器→阻尼器線圈；框圖：輸入?yún)⒖疾剿佟鶳ID→電流→阻尼力→膝角反饋→閉環(huán)。速度增加則電流增大，阻尼力按Bingham模型F=F?+K·I，實(shí)現(xiàn)屈曲角度隨步速自適應(yīng)。54.（簡(jiǎn)答）說明在低溫-30℃環(huán)境下，TPU襯墊硬度變化對(duì)懸吊密封的影響，并提出材料解決方案。答案：TPU玻璃化轉(zhuǎn)變溫度-35℃，接近-30℃時(shí)模量升高5倍，導(dǎo)致密封唇口彈性不足、泄漏。方案：采用聚醚型TPU與15%丙烯酸酯橡膠共混，降低Tg至-50℃，-30℃下硬度變化<3ShoreA，保持密封力≥0.3N/mm。55.（簡(jiǎn)答）解釋假肢膝關(guān)節(jié)多軸結(jié)構(gòu)與單軸結(jié)構(gòu)在上下樓梯模式中的生物力學(xué)差異，并給出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法。答案：多軸ICR遷移可模擬生理股骨后滾，降低股四頭肌力臂需求約18%，樓梯ascent所需髖伸力矩減小。驗(yàn)證：在步態(tài)模擬機(jī)設(shè)置樓梯落差180mm，用測(cè)力臺(tái)與EMG同步采集股直肌積分肌電，多軸結(jié)構(gòu)iEMG降低≥15%為有效。56.（計(jì)算）已知碳纖維腳板長(zhǎng)度280mm，寬度40mm，厚度6mm，鋪層[45/0/-45/90]S，單層厚度0.15mm，碳纖維縱向模量E?=140GPa，橫向模量E?=8GPa，G??=4GPa，ν??=0.3。求腳板跟部受500N集中載荷時(shí)最大撓度（簡(jiǎn)支梁模型，跨距240mm）。答案：等效彎曲剛度D=∑(E?·t?·z?2)=140×10?×0.0009×0.0032×2+8×10?×0.0006×0.00152×2=2.32N·m。δ=FL3/(48D)=500×0.243/(48×2.32)=0.0124m=12.4mm。57.（計(jì)算）假肢膝關(guān)節(jié)用行星減速器，太陽輪齒數(shù)20，模數(shù)0.5，行星輪3個(gè)，齒圈固定，求傳動(dòng)比及齒圈齒數(shù)。答案：齒圈齒數(shù)Zr=20+2×行星輪直徑，取行星輪齒數(shù)30，則Zr=80；傳動(dòng)比i=1+Zr/Zs=1+80/20=5。58.（計(jì)算）若大腿假肢接受腔真空懸吊系統(tǒng)需維持-0.6bar，密封圈直徑280mm，摩擦系數(shù)0.4，求密封圈所需最小法向力。答案：真空力F=0.6×10?×π×0.142=3695N；法向力N=F/μ=3695/0.4=9237N。59.（計(jì)算）采用無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)假肢踝關(guān)節(jié)，電機(jī)常數(shù)K?=0.08N·m/A，減速比80，關(guān)節(jié)需輸出扭矩25N·m，忽略損耗，求電機(jī)電流。答案：電機(jī)扭矩Tm=25/80=0.3125N·m；I=0.3125/0.08=3.91A。60.（計(jì)算）在疲勞試驗(yàn)中，碳纖維腳板承受2×10?次循環(huán)，載荷幅值300N，均值600N，材料S-N曲線σ?=σ?-0.04·logN，σ?=800MPa，求安全系數(shù)（最大應(yīng)力σmax=900MPa）。答案：σ?=800-0.04×6.3=799.75MPa；實(shí)際應(yīng)力幅300MPa，均值600MPa，等效幅σeq=300/(1-600/1200)=600MPa；安全系數(shù)n=799.75/600=1.33。61.（綜合設(shè)計(jì)）請(qǐng)為一名體重75kg、大腿殘肢長(zhǎng)180mm、日常需求包括快走與上下樓梯的截肢者，設(shè)計(jì)一款帶被動(dòng)阻尼+可變阻尼混合模式的膝關(guān)節(jié)，要求：1.給出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖與ICR軌跡；2.列出關(guān)鍵零件材料與工藝；3.提供控制策略流程圖；4.估算整機(jī)質(zhì)量與能耗。答案：1.機(jī)構(gòu)：六連桿+磁流變阻尼器并聯(lián)，ICR軌跡在矢狀面呈“C”形，屈曲0°—15°ICR下降12mm，模擬生理后滾。2.零件：連桿—7075-T6精鍛+硬質(zhì)陽極；軸—TC4棒材+噴丸；阻尼器殼體—高強(qiáng)度鋼42CrMo調(diào)質(zhì)；軸套—自潤(rùn)滑銅合金。3.控制：FSR+IMU→STM32→模式識(shí)別→阻尼器電流PID→膝角反饋；快走模式阻尼低，樓梯模式阻尼高并延遲解鎖30ms。4.質(zhì)量：連桿組件420g，阻尼器310g，傳感器80g，總計(jì)≈0.9kg；能耗：阻尼器平均8W，電機(jī)解鎖峰值20W，鋰電池14.8V/2Ah可續(xù)航8h。62.（綜合設(shè)計(jì)）為改善碳纖維腳板在不平地面的適應(yīng)性，提出一種可變剛度結(jié)構(gòu)，要求：1.說明原理；2.給出驅(qū)動(dòng)方式；3.提供有限元驗(yàn)證方案；4.評(píng)估可靠性。答案：1.原理：在腳板中段嵌入形狀記憶合金絲，通電收縮使碳纖維梁曲率增大，剛度提升25%。2.驅(qū)動(dòng)：SMA絲直徑0.5mm，長(zhǎng)120mm，3A電流5s內(nèi)收縮4%，復(fù)位彈簧回彈。3.FEA：在Abaqus建立SMA本構(gòu)，施加溫度載荷80℃，測(cè)得跟部撓度由14mm降至10.5mm，與實(shí)驗(yàn)誤差<5%。4.可靠性：2×10?次熱循環(huán)后SMA絲應(yīng)變恢復(fù)率>90%，腳板無分層，滿足ISO10328P5等級(jí)。63.（綜合設(shè)計(jì)）針對(duì)小腿假肢接受腔遠(yuǎn)端壓痛問題，設(shè)計(jì)一種基于拓?fù)鋬?yōu)化的多孔結(jié)構(gòu)，要求：1.給出優(yōu)化目標(biāo)與約束；2.列出材料與打印參數(shù)；3.說明臨床驗(yàn)證指標(biāo)；4.估算成本。答案：1.目標(biāo)：最小化遠(yuǎn)端峰值壓力≥20%，約束：體積分?jǐn)?shù)0.5，應(yīng)力<50MPa。2.材料：Ti-6Al-4V粉末，粒徑45μm；SLM工藝