更新时间:2023-11-10 11:34
当从动件上的传动角等于零时,驱动力对从动件的有效回转力矩为零,这个位置称为机构的死点位置,也就是机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点位置。发生死点的条件是机构中往复运动构件主动,曲柄从动;发生死点的位置为连杆与曲柄的平面连杆机构共线位置。
图1中所示为脚踏缝纫机上的曲柄摇杆机构,摇杆1(脚踏板)为主动件。当它处于两个极限位置DC1和DC2时,从动曲柄3的传动角γ=0,这时主动件1通过连杆2作用于从动件3上的力恰好通过构件3的回转中心,所以构件3不能转动,出现了“顶死”现象。因此,将从动件的传动角γ为零时机构所处的位置称为死点位置。
在曲柄摇杆机构中,当摇杆为主动件时,存在曲柄和连杆共线的位置就是死点位置。
双曲柄机构死点位置判断: 双曲柄机构判定条件机构若为双曲柄机构时,满足条件为:最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和;取最短杆为机架得到双曲柄机构。
在图2示曲柄摇杆机构中,若摇杆为主动件,而曲柄为从动件,则当摇杆摆动到极限位置C1D或C2D时,连杆与从动件曲柄共线,曲柄的传动角g=0°(即θ=90°),通过连杆加于从动件上的力将经过铰链中心A,从而驱使从动件曲柄运动的有效分力为零。机构的这种传动角为零的位置称为死点位置。
四杆机构是否存在死点位置,决定于连杆能否运动至与转动从动件(摇杆或曲柄)共线或与移动从动件移动导路垂直。当原动件与连杆共线时为极位。在极位附近,由于从动件的速度接近于零,故可获得很大的增力效果。
死点位置对于传力机构的运动是有害的,为了使机构能顺利地通过死点而连续运转。在设计时必须采取适当的措施。
消除死点位置对机构传动的不利影响,程上通常采用以下两种办法:
(1)在曲柄轴上安装飞轮,利用飞轮转动的惯性,使机构冲过死点位置,如缝纫机上的飞轮(即大带轮)和发动机曲轴上安装的飞轮。如单缸内燃机上采用安装飞轮的方法,利用惯性使曲柄转过死点;缝纫机也是借助于大带轮的惯性通过死点的。
(2)利用多组机构错位的办法,使机构顺利通过死点。如多缸内燃机发动机上,其各组活塞连杆机构由于点火时间不同,死点位置相互错开,就是用错位法的例子。又如,图3所示的蒸汽机车车轮联动机构,其两侧的曲柄滑块机构的曲柄位置相互错开90度。
机构的死点位置并非总是起消极作用,在有些机械中就利用了死点的特性来实现一定的工作要求。例如,图4-a所示的飞机起落架机构,在机轮放下时处于死点位置,以便承受着陆的巨大冲击;又如图4-b所示的钻床夹具,在夹紧工件时处于死点位置,工件的反作用力丁再大也不能使夹具松开,若要松开夹具就在手柄上施加压力P。
应用稳定死点位置设计夹紧机构
在曲柄摇杆机构中,设曲柄AB为主动件,BC为连杆,摇杆CD为从动件。把主动件AB与从动件CD对换,使主动件AB变为从动件,从动件CD变为主动件,称为运动倒置。运动倒置前的机构称为正置机构,运动倒置后的机构称为倒置机构。
在倒置曲柄摇杆机构ABCD中,摇杆CD为主动件,当摇杆CD处于两个极限位置C1D和C2D时,连杆BC和从动件曲柄AB共线:一个位置是重叠共线,一个位置为拉直共线。在这两个位置出现了传动角的γ=0情况,这时主动件摇杆CD通过连杆BC作用于从动件曲柄AB上的力恰好通过其回转中心A,所以不论该力有多大,也不能推动从动件曲柄AB转动,机构这种位置称为死点位置。
应用实例:
图5所示为应用连杆BC和摇杆CD拉直重合位置设计的夹紧机构。
图6所示为一种基于“连杆BC与摇杆CD重叠重合位置”的夹紧机构设计方案。