什么是机构的“死点”?
在机械原理中,机构的“死点”是指机构在运动过程中,当从动件上的传动角为零(或压力角为90度)时,驱动件无法通过施加力来使从动件运动的位置。此时,无论施加多大的驱动力矩,都无法推动机构继续按原方向运动,机构会卡死在这个特定位置。典型的例子是曲柄摇杆机构,当摇杆作为主动件摆动至两个极限位置时,通过连杆作用于曲柄的力恰好通过曲柄的转动中心,导致有效力矩为零,曲柄无法转动,这两个位置即为“死点”。
“死点”在什么情况下发生?
“死点”的发生需要满足特定的几何条件。它通常出现在平面连杆机构中,特别是当机构中存在曲柄和摇杆的转换关系时。除了曲柄摇杆机构的两个极限位置,在缝纫机踏板机构、飞机起落架收放机构中也常遇到。其发生的核心条件是:作用在从动件上的驱动力方向与其作用点的瞬时速度方向垂直,导致有效分力为零。因此,“死点”是机构运动周期中的一个瞬时状态,其发生与否取决于机构的杆长设计和瞬时构型。
“死点”与机构自锁的本质区别
“死点”与“自锁”现象虽然都表现为机构无法运动,但本质截然不同。“死点”是一个纯粹的几何和运动学问题,由机构特定位置的几何关系决定,与摩擦力无关。机构在“死点”是瞬时无法驱动的,但可以通过惯性(如发动机飞轮)或附加装置(如缝纫机上的大带轮)越过该点。而“自锁”则是一个力学问题,源于机构中的摩擦力足够大,以至于在任何位置,驱动力都无法克服摩擦阻力使机构运动,例如螺旋千斤顶在举起重物后能稳定停留,就是利用了自锁原理。简言之,“死点”是位置依赖的、瞬时的运动传递失效;而“自锁”是力依赖的、在某一范围内持续存在的静止状态。