[科普中國]-死點位置

當(dāng)從動件上的傳動角等于零時，驅(qū)動力對從動件的有效回轉(zhuǎn)力矩為零，這個位置稱為機構(gòu)的死點位置，也就是機構(gòu)中從動件與連桿共線的位置稱為機構(gòu)的死點位置。發(fā)生死點的條件是機構(gòu)中往復(fù)運動構(gòu)件主動，曲柄從動；發(fā)生死點的位置為連桿與曲柄的平面連桿機構(gòu)共線位置。1

簡介圖中所示為腳踏縫紉機上的曲柄搖桿機構(gòu)，搖桿1(腳踏板)為主動件。當(dāng)它處于兩個極限位置DC1和DC2時，從動曲柄3的傳動角γ=0，這時主動件1通過連桿2作用于從動件3上的力恰好通過構(gòu)件3的回轉(zhuǎn)中心，所以構(gòu)件3不能轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)了“頂死”現(xiàn)象。因此，將從動件的傳動角γ為零時機構(gòu)所處的位置稱為死點位置。2

原理及判斷在曲柄搖桿機構(gòu)中，當(dāng)搖桿為主動件時，存在曲柄和連桿共線的位置就是死點位置。

雙曲柄機構(gòu)死點位置判斷： 雙曲柄機構(gòu)判定條件機構(gòu)若為雙曲柄機構(gòu)時，滿足條件為：最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和；取最短桿為機架得到雙曲柄機構(gòu)。

在圖1示曲柄搖桿機構(gòu)中，若搖桿為主動件，而曲柄為從動件，則當(dāng)搖桿擺動到極限位置C1D或C2D時，連桿與從動件曲柄共線，曲柄的傳動角g=0°（即θ=90°），通過連桿加于從動件上的力將經(jīng)過鉸鏈中心A，從而驅(qū)使從動件曲柄運動的有效分力為零。機構(gòu)的這種傳動角為零的位置稱為死點位置。

四桿機構(gòu)是否存在死點位置，決定于連桿能否運動至與轉(zhuǎn)動從動件（搖桿或曲柄）共線或與移動從動件移動導(dǎo)路垂直。當(dāng)原動件與連桿共線時為極位。在極位附近，由于從動件的速度接近于零，故可獲得很大的增力效果。3

影響及消除死點位置對于傳力機構(gòu)的運動是有害的，為了使機構(gòu)能順利地通過死點而連續(xù)運轉(zhuǎn)。在設(shè)計時必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

消除死點位置對機構(gòu)傳動的不利影響，程上通常采用以下兩種辦法：

(1)在曲柄軸上安裝飛輪，利用飛輪轉(zhuǎn)動的慣性，使機構(gòu)沖過死點位置，如縫紉機上的飛輪(即大帶輪)和發(fā)動機曲軸上安裝的飛輪。如單缸內(nèi)燃機上采用安裝飛輪的方法，利用慣性使曲柄轉(zhuǎn)過死點；縫紉機也是借助于大帶輪的慣性通過死點的。

(2)利用多組機構(gòu)錯位的辦法，使機構(gòu)順利通過死點。如多缸內(nèi)燃機發(fā)動機上，其各組活塞連桿機構(gòu)由于點火時間不同，死點位置相互錯開，就是用錯位法的例子。又如，圖2所示的蒸汽機車車輪聯(lián)動機構(gòu)，其兩側(cè)的曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄位置相互錯開90度。21

機構(gòu)的死點位置并非總是起消極作用，在有些機械中就利用了死點的特性來實現(xiàn)一定的工作要求。例如，圖3-a所示的飛機起落架機構(gòu)，在機輪放下時處于死點位置，以便承受著陸的巨大沖擊；又如圖3-b所示的鉆床夾具，在夾緊工件時處于死點位置，工件的反作用力丁再大也不能使夾具松開，若要松開夾具就在手柄上施加壓力P。2

實例應(yīng)用應(yīng)用穩(wěn)定死點位置設(shè)計夾緊機構(gòu)

在曲柄搖桿機構(gòu)中，設(shè)曲柄AB為主動件，BC為連桿，搖桿CD為從動件。把主動件AB與從動件CD對換，使主動件AB變?yōu)閺膭蛹?，從動件CD變?yōu)橹鲃蛹?，稱為運動倒置。運動倒置前的機構(gòu)稱為正置機構(gòu)，運動倒置后的機構(gòu)稱為倒置機構(gòu)。

在倒置曲柄搖桿機構(gòu)ABCD中，搖桿CD為主動件，當(dāng)搖桿CD處于兩個極限位置C1D和C2D時，連桿BC和從動件曲柄AB共線：一個位置是重疊共線，一個位置為拉直共線。在這兩個位置出現(xiàn)了傳動角的γ=0情況，這時主動件搖桿CD通過連桿BC作用于從動件曲柄AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心A，所以不論該力有多大，也不能推動從動件曲柄AB轉(zhuǎn)動，機構(gòu)這種位置稱為死點位置。

應(yīng)用實例：

圖4所示為應(yīng)用連桿BC和搖桿CD拉直重合位置設(shè)計的夾緊機構(gòu)。

圖5所示為一種基于“連桿BC與搖桿CD重疊重合位置”的夾緊機構(gòu)設(shè)計方案。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王強 - 副教授 - 西南大學(xué)