張平歷

摘 要： 本文主要對平面連桿機(jī)構(gòu)中“死點(diǎn)”位置進(jìn)行深刻分析，探討避開“死點(diǎn)”位置的有效方法。

關(guān)鍵詞： 平面連桿機(jī)構(gòu) “死點(diǎn)”位置 避開方法

平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，若傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位于從動(dòng)曲柄共線及連桿位置時(shí)，傳動(dòng)角會(huì)變?yōu)?度，壓力角則為90度。主動(dòng)件可以利用連桿對從動(dòng)件產(chǎn)生力的作用，便于從其回轉(zhuǎn)中心通過，從動(dòng)件則會(huì)因此停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成“死點(diǎn)”，在平面連桿結(jié)構(gòu)中，這種特性表現(xiàn)得非常明顯。

一、平面連桿機(jī)構(gòu)中“死點(diǎn)”的概述

平面連桿機(jī)構(gòu)中的組成結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，簡單而言，它就是通過移動(dòng)副連接，在同一平面上形成的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它是人們在日常生活中的一種常用機(jī)構(gòu)，很多繁瑣、復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)通過它都能夠?qū)崿F(xiàn)。不過在其運(yùn)動(dòng)過程中，偶爾會(huì)存在突然停止的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象俗稱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卡死，一旦出現(xiàn)這種情況，就表明機(jī)構(gòu)中存在“死點(diǎn)”。在同一機(jī)構(gòu)中，“死點(diǎn)”不會(huì)一直出現(xiàn)在同樣的位置，如何準(zhǔn)確把握“死點(diǎn)”位置是最令大家頭疼的問題。

機(jī)構(gòu)中的“死點(diǎn)”是一個(gè)比較抽象的概念，在其傳動(dòng)過程中要注重傳動(dòng)角與壓力角的變化情況。現(xiàn)在我們構(gòu)想這樣一種畫面，把平面連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄定為AB，把機(jī)構(gòu)的搖桿定為CD，A、D兩點(diǎn)與地面平行，BC為它的一個(gè)連桿，機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)過程中，BC方向會(huì)出現(xiàn)一個(gè)力F，假設(shè)其速度為Vc，如圖1所示。速度與力形成的銳角就是壓力角α，壓力角越小，越有利于使平面連桿機(jī)構(gòu)工作效率的提升。在F和Fa之間的夾角則為傳動(dòng)角。

圖1

二、平面連桿機(jī)構(gòu)中“死點(diǎn)”的講解

（一）通過實(shí)驗(yàn)找出“死點(diǎn)”位置

在平面連桿機(jī)構(gòu)“死點(diǎn)”的講解過程中，一定能夠要強(qiáng)化“死點(diǎn)”現(xiàn)象，同樣設(shè)平面連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄定為AB，把機(jī)構(gòu)的搖桿定為CD，A、D兩點(diǎn)與地面平行，BC為它的一個(gè)連桿。首先把遙感CD定為主動(dòng)件，那么AB即為從動(dòng)件，觀察機(jī)構(gòu)是否存在“死點(diǎn)”。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)之后很容易發(fā)現(xiàn)，當(dāng)搖桿CD作為主動(dòng)件開始運(yùn)作時(shí)，曲柄AB作為從動(dòng)件在運(yùn)作過程中便容易出現(xiàn)卡死狀況，并且這種卡死情況一般都出現(xiàn)在從動(dòng)件與連桿部位上。

（二）傳動(dòng)角與壓力角的講解

傳動(dòng)角的主要目的是對機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的質(zhì)量進(jìn)行衡量，通常情況下，教材上的講解都是利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作為例子，從而將傳動(dòng)角的極值推理出來，講解時(shí)要善于思考和提問，例如我們做出如下思考：在偏置的曲柄平面機(jī)構(gòu)中，當(dāng)傳動(dòng)角為最小值時(shí)，“死點(diǎn)”會(huì)位于哪個(gè)位置？傳動(dòng)角為壓力角的余角，由于講解過程十分復(fù)雜，因此，必須要借助實(shí)踐，才能夠讓將知識(shí)點(diǎn)理解透徹。

圖2

如圖2，我們設(shè)偏距為BE，從動(dòng)件始終都是從水平方向運(yùn)轉(zhuǎn)，如果傳動(dòng)角最小，也就意味著壓力角要為最大值，F(xiàn)方向的例一定會(huì)偏向豎直方向傾斜。

（三）探討動(dòng)件和連桿與“死點(diǎn)”形成的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)得出的“死點(diǎn)”只是一種表面現(xiàn)象，只有找出其中的規(guī)律才能夠得出結(jié)論?，F(xiàn)在假設(shè)連桿CD與曲柄AB共線，從動(dòng)點(diǎn)為B，其受力方向?yàn)镻，通過觀察發(fā)現(xiàn)P點(diǎn)無法對曲柄AB的運(yùn)作產(chǎn)生推動(dòng)作用，導(dǎo)致平面連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中卡死，從而形成“死點(diǎn)”。

我們可以發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)中的“死點(diǎn)”位置實(shí)際上存在規(guī)律，連桿和從動(dòng)件的位置與“死點(diǎn)”的形成存在很大關(guān)系，“死點(diǎn)”的存在對機(jī)構(gòu)運(yùn)行非常不利，若無法找到“死點(diǎn)”位置，機(jī)構(gòu)就不能夠充分發(fā)揮作用，也影響到機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。講解過程中一定要善于把握重點(diǎn)，既要突出平面機(jī)構(gòu)中“死點(diǎn)”給機(jī)械設(shè)備造成的影響，又要重視“死點(diǎn)”在生活中的應(yīng)用，在機(jī)構(gòu)的實(shí)際操作過程中，利用“死點(diǎn)”也可以完成很多特殊的工作項(xiàng)目，例如“死點(diǎn)”的設(shè)計(jì)可以提高飛機(jī)降落的安全性，確保乘客的安全。

（四）機(jī)構(gòu)中“死點(diǎn)”存在的規(guī)律

在平面連桿機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)角與壓力角之和為90度，若傳動(dòng)角越大，機(jī)械的運(yùn)作能力就越強(qiáng)，反之，傳動(dòng)角變小，機(jī)械的運(yùn)作效率便會(huì)下降。若傳動(dòng)角為0度，壓力角應(yīng)當(dāng)為90度，此時(shí)，不管連桿BC方向的力有多大，驅(qū)動(dòng)力對搖桿的回轉(zhuǎn)力矩總為0，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)便無法繼續(xù)運(yùn)作，被迫停止，這就是一種卡死現(xiàn)象。平面連桿機(jī)構(gòu)中“死點(diǎn)”位置其實(shí)存在一定的規(guī)律性，只要找出機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)角的最小值（即傳動(dòng)角為0度），就能夠以此為依據(jù)對機(jī)構(gòu)中的“死點(diǎn)”位置進(jìn)行判斷。若傳動(dòng)角為0度，則表明機(jī)構(gòu)整合功能存在“死點(diǎn)”，若傳動(dòng)角不為0度，則表明機(jī)構(gòu)中無“死點(diǎn)”。

（五）平面結(jié)構(gòu)“死點(diǎn)”講解的延伸與擴(kuò)展

平面機(jī)構(gòu)“死點(diǎn)”的講解不能有太多局限性，除了要了解一般平面機(jī)構(gòu)中的“死點(diǎn)”規(guī)律外，還要將其他復(fù)雜的平面機(jī)構(gòu)了解透徹。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，同樣想象這樣一個(gè)場景，把平面連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄定為AB，把機(jī)構(gòu)的搖桿定為CD，A、D兩點(diǎn)與地面平行，BC為它的一個(gè)連桿，把曲柄AB定為主動(dòng)件，經(jīng)過實(shí)踐得知，當(dāng)曲柄AB與連桿CD共線時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角的最小值不為0，這表明機(jī)構(gòu)中并沒有“死點(diǎn)”的形成。

三、結(jié)語

平面連桿機(jī)構(gòu)中的“死點(diǎn)”位置其實(shí)存在一定的規(guī)律性，只要找出其中規(guī)律，便能夠確保機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行，使其在機(jī)械應(yīng)用中充分發(fā)揮作用。本文首先對平面機(jī)構(gòu)中的“死點(diǎn)”進(jìn)行了簡單敘述，然后重點(diǎn)講述了“死點(diǎn)”的講解方法，講解過程主要包括四個(gè)步驟，經(jīng)過實(shí)踐找出“死點(diǎn)”位置，并發(fā)現(xiàn)其中存在的規(guī)律有利于確保平面連桿機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行，保證其在機(jī)械使用中能夠充分發(fā)揮作用。

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