平面連桿機構中“死點”的巧妙講解

張平歷

摘 要： 本文主要對平面連桿機構中“死點”位置進行深刻分析，探討避開“死點”位置的有效方法。

關鍵詞： 平面連桿機構 “死點”位置 避開方法

平面連桿機構的結構設計十分復雜，若傳動機構位于從動曲柄共線及連桿位置時，傳動角會變為0度，壓力角則為90度。主動件可以利用連桿對從動件產生力的作用，便于從其回轉中心通過，從動件則會因此停止轉動，從而形成“死點”，在平面連桿結構中，這種特性表現得非常明顯。

一、平面連桿機構中“死點”的概述

平面連桿機構中的組成結構十分復雜，簡單而言，它就是通過移動副連接，在同一平面上形成的運動機構。它是人們在日常生活中的一種常用機構，很多繁瑣、復雜的平面運動通過它都能夠實現。不過在其運動過程中，偶爾會存在突然停止的現象，這種現象俗稱傳動機構卡死，一旦出現這種情況，就表明機構中存在“死點”。在同一機構中，“死點”不會一直出現在同樣的位置，如何準確把握“死點”位置是最令大家頭疼的問題。

機構中的“死點”是一個比較抽象的概念，在其傳動過程中要注重傳動角與壓力角的變化情況。現在我們構想這樣一種畫面，把平面連桿機構中的曲柄定為AB，把機構的搖桿定為CD，A、D兩點與地面平行，BC為它的一個連桿，機構在傳動過程中，BC方向會出現一個力F，假設其速度為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構工作效率的提升。在F和Fa之間的夾角則為傳動角。

圖1

二、平面連桿機構中“死點”的講解

（一）通過實驗找出“死點”位置

在平面連桿機構“死點”的講解過程中，一定能夠要強化“死點”現象，同樣設平面連桿機構中的曲柄定為AB，把機構的搖桿定為CD，A、D兩點與地面平行，BC為它的一個連桿。首先把遙感CD定為主動件，那么AB即為從動件，觀察機構是否存在“死點”。經過實驗之后很容易發現，當搖桿CD作為主動件開始運作時，曲柄AB作為從動件在運作過程中便容易出現卡死狀況，并且這種卡死情況一般都出現在從動件與連桿部位上。

（二）傳動角與壓力角的講解

傳動角的主要目的是對機構傳動性能的質量進行衡量，通常情況下，教材上的講解都是利用曲柄搖桿機構作為例子，從而將傳動角的極值推理出來，講解時要善于思考和提問，例如我們做出如下思考：在偏置的曲柄平面機構中，當傳動角為最小值時，“死點”會位于哪個位置？傳動角為壓力角的余角，由于講解過程十分復雜，因此，必須要借助實踐，才能夠讓將知識點理解透徹。

圖2

如圖2，我們設偏距為BE，從動件始終都是從水平方向運轉，如果傳動角最小，也就意味著壓力角要為最大值，F方向的例一定會偏向豎直方向傾斜。

（三）探討動件和連桿與“死點”形成的關系

實驗得出的“死點”只是一種表面現象，只有找出其中的規律才能夠得出結論。現在假設連桿CD與曲柄AB共線，從動點為B，其受力方向為P，通過觀察發現P點無法對曲柄AB的運作產生推動作用，導致平面連桿機構在運行過程中卡死，從而形成“死點”。

我們可以發現機構中的“死點”位置實際上存在規律，連桿和從動件的位置與“死點”的形成存在很大關系，“死點”的存在對機構運行非常不利，若無法找到“死點”位置，機構就不能夠充分發揮作用，也影響到機械設備的正常運行。講解過程中一定要善于把握重點，既要突出平面機構中“死點”給機械設備造成的影響，又要重視“死點”在生活中的應用，在機構的實際操作過程中，利用“死點”也可以完成很多特殊的工作項目，例如“死點”的設計可以提高飛機降落的安全性，確保乘客的安全。

（四）機構中“死點”存在的規律

在平面連桿機構中，傳動角與壓力角之和為90度，若傳動角越大，機械的運作能力就越強，反之，傳動角變小，機械的運作效率便會下降。若傳動角為0度，壓力角應當為90度，此時，不管連桿BC方向的力有多大，驅動力對搖桿的回轉力矩總為0，傳動機構便無法繼續運作，被迫停止，這就是一種卡死現象。平面連桿機構中“死點”位置其實存在一定的規律性，只要找出機構中傳動角的最小值（即傳動角為0度），就能夠以此為依據對機構中的“死點”位置進行判斷。若傳動角為0度，則表明機構整合功能存在“死點”，若傳動角不為0度，則表明機構中無“死點”。

（五）平面結構“死點”講解的延伸與擴展

平面機構“死點”的講解不能有太多局限性，除了要了解一般平面機構中的“死點”規律外，還要將其他復雜的平面機構了解透徹。在雙曲柄機構中，同樣想象這樣一個場景，把平面連桿機構中的曲柄定為AB，把機構的搖桿定為CD，A、D兩點與地面平行，BC為它的一個連桿，把曲柄AB定為主動件，經過實踐得知，當曲柄AB與連桿CD共線時，機構的傳動角的最小值不為0，這表明機構中并沒有“死點”的形成。

三、結語

平面連桿機構中的“死點”位置其實存在一定的規律性，只要找出其中規律，便能夠確保機構的正常運行，使其在機械應用中充分發揮作用。本文首先對平面機構中的“死點”進行了簡單敘述，然后重點講述了“死點”的講解方法，講解過程主要包括四個步驟，經過實踐找出“死點”位置，并發現其中存在的規律有利于確保平面連桿機構的正常運行，保證其在機械使用中能夠充分發揮作用。

參考文獻：

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