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1、第 1 页 共 5 页 浅析六种机构死点位置的应用 摘要：摘要：具有死点位置的机构有很多种，演化应用的实例就更多，但在其实际应用中，原理却大致相 同。文中根据以往工作经验，通过对实际应用中死点位置的深入剖析，归纳出六种常见的机构，并 一一进行了举例分析。 主题词：主题词：机构；死点；应用 1 1 引言 引言 总体上说，死点是很特殊的位置，不过在传动系统中还是普遍存在的。对于传动机构来讲，死 点是不利的，可以使一些机构出现卡死或运动不确定的现象。但由于在死点位置，无论驱动力有多 大，机构都将不能运动，以实现安全保护或其它特定功能的要求，因此在工程实践中也广泛应用。 在多年的实践工作中，本人分析了
2、众多应用死点位置的机构，发现无论机械结构如何变化，其应用 原理大约也只有六种。本文就这六种应用原理进行了归结总结，并例举了其在实践中的应用。 2 2 原理 原理 在平面连杆机构中，当出现传动角=0（或压力角=90）时，作用力与运动方向垂直，主 动件无法带动从动件运动，这个位置称为机构死点，也叫做止点。机构死点位置就其应用而言，主 要是夹紧和增力。当机构在死点位置对工件实施夹紧时，可保持较大的锁紧力，无论反弹力多大， 也不能使机构运动。且由于机构在死点位置时，构件的速度接近于 0，故可获得很大的增力效果。 通过变换构件的形态尺寸、位置和形状，或与其它机构联用，又可演化出许多的机构。总结以 往工作
3、经验和理论分析，死点应用的原理主要有以下六种： a) 铰链四连杆机构，如图 1 所示，图中实线为死点位置，虚线为离开四点时的位置； b) 铰链四连杆机构，如图 2 所示； 图 1 铰链四连杆机构 图 2 铰链四连杆机构 c) 曲柄滑块机构，如图 3 所示； d) 曲柄滑块机构，如图 4 所示； 第 2 页 共 5 页 图 3 曲柄滑块机构 图 4 曲柄滑块机构 e) 摇杆滑块机构，如图 5 所示，该机构死点位置应注意，因为人们常误以为只有当连杆与从 动件共线时，才会出现死点位置； f) 正弦机构，如图 6 所示。 图 5 摇杆滑块机构 图 6 正弦机构 3 3 应用分析 应用分析 3.1 电气
4、设备开关的分合闸机构 电气设备开关的分合闸机构应用的是铰链四连杆机构死点位置合闸的原理，确保设备运行的 安全可靠。图 7 所示为原理图，合闸时机构处于死点位置，此时触头结合力 Q 和弹簧力 F 对构件 CD 产生的力矩无论多大，也不能推动构件 AB 转动而分闸；当超负荷需要分闸时，通过控制装置（图中 未表示）产生较小的力来推动构件 AB 使机构离开死点位置，构件 CD 便能转动从而达到分闸的目的。 如图 7 中虚线所示。 第 3 页 共 5 页 图 7 电气设备开关的分合闸机构 3.2 杠杆式夹紧钳 杠杆式夹紧钳应用的是铰链四连杆机构的原理，如图 8 所示。当 AB 与 BC 越接近直线，BC
5、D 角度越大时，增力效果越显著。通过调整螺钉可改变张开的大小，从而调节夹紧力。 图 8 杠杆式夹紧钳 3.3 垂直式夹具 垂直式夹具应用的是铰链四连杆机构的原理，如图 9 所示。工作在夹紧位置（也称“死点” ） 时手柄位于垂直方向，适用于向下压紧工件，水平或垂直装卸工件的场合。 图 9 垂直式夹具 3.4 拉扣式夹具 拉扣式夹具应用的是曲柄滑块机构的原理，但其滑块已演化，变为连杆一端滑动，如图 10 所 示。工作在夹紧位置时，手柄为水平方向，依靠拉杆的作用力把工件固定或松开，主要用于桶、槽、 金属容器盖的封闭及开启，该夹具具有准确定位、快速装卸、自锁夹紧的功能。 第 4 页 共 5 页 图 1
6、0 拉扣式夹具 3.5 肘杆式增力冲压机构 图 11 所示六杆曲柄肘杆机构为 ABCD 曲柄滑块机构和 ABCE 铰链四连杆机构的组合机构， 利用 机构接近死点位置所具有的传力特性实现增力。在精冲压、冲床等锻压设备中，为了获得短行程和 高压力常采用这种机构。设滑块产生的压力为 Q，连杆 BC 受力为 F，则曲柄 AB 施加于连杆 BC 的力 F=OL2/L1cos。在加压阶段开始时，角和线段 L2 很小，因此曲柄 AB 施加于连杆 BC 的力 F 很小， 达到增力效果。 图 11 肘杆式增力冲压机构 3.6 车轮驻车机构 手推车车轮驻车机构应用的是摇杆滑块机构的原理，但其滑块已演化，变为连杆一
7、端滑动，如 图 12 所示，其中图 a）为压紧时的状态，图 b）为松开时的状态。 a） b） 图 12 车轮驻车机构 第 5 页 共 5 页 3.7 钢球增力机构 钢球增力机构是利用钢球作为增力组件的机构，使用时一般与其它机构联用。钢球增力机构如 图 13 所示，实质上也是正弦机构，是连杆的长度比较小的情况。在工作过程中，压力角越小，增 力越大，所以在工作过程中会出现越夹越紧的情况，其理论增力系数 i=1/tan。该机构适用于多 点、多件夹紧，在气动、液压夹具中有广泛应用。 图 13 钢球增力机构 4 4 结论 结论 文中并未涵盖全部具有死点位置的连杆机构，仅是对目前应用较多的情况进行了总结，以便大 家更好地了解和掌握死点位置，在今后的设计工作中善加运用。死点应用的实例还有很多，由于知 识所限，文中总结的六种原理并不全面，还请大家多多指教。 参考文献 参考文献 1 机械原理，孙桓，1996，北京高等教育出版社 2 机械设计手册（第二卷） ，王文斌，2007，机械工业出版社 3 增力机构在机床夹具设计中的应用研究，宋强，2007，山东大学硕士学位论文
