首页 -> 2007年第8期
平面连杆机构中“死点”的巧妙讲解
作者：许根祥
关键词：平面连杆机构；死点
在平面连杆机构中，当机构处于连杆与从动曲柄共线的两个位置时，会出现传动角γ=0°，压力角α=90°的情况。主动件通过连杆作用于从动件的力恰好通过其回转中心，不能使从动件转动，我们把此位置称为“死点”，它是平面连杆机构的重要工作特性之一。中职各类《机械基础》教材大纲大都以曲柄摇杆机构为例，用简短的几行文字，进行分析、说明，笔者在教学实践中体会到，对“死点”这一内容，仅仅照本宣科，学生理解和掌握起来有难度，要顺利地渡过这一难关，需要一个将“死点”活讲的过程。
联系现实生活，建立“死点”印象
现实生活是学习的起点。平面连杆机构来源于生活，要让学生深入生活，引导他们发现问题，探究规律，构建模型。
连杆机构“死点”的工作特性是抽象的，需要一个“死点”表象建立的过程。结合家用缝纫机，分析曲柄摇杆机构在其脚踏板机构中的典型应用，既可以实现新旧知识的衔接，又为后面表象的建立埋下伏笔。
挖掘学生已有的感性认识，可以建立“死点”表象。初用缝纫机者，大都会出现踏不动或正反转不定现象。阐明“产生这种卡死或运动不定”现象的原因就是曲柄摇杆机构中“死点”对传动的影响，学生关于“死点”的表象也就随之建立。
演示再现过程，强化“死点”现象
前面学生形成“死点”表象是教师通过语言和文字叙述，经过学生的想象回忆而建立的，这种表象是肤浅的。教育学理论认为，表象愈完整、愈清晰，学生就愈能顺利、正确地形成科学的概念。因此，演示曲柄摇杆机构的实物模型，再现“死点”现象，教师结合学生有目的的观察予以指导，可以使学生已建立的“死点”表象进一步清晰、完整。为此，笔者作了如下演示：
1.如图1，演示曲柄AB为主动件，摇杆CD为从动件的机构运动，观察有无“卡死”或“运动不确定”现象。
2.如图2，演示摇杆CD为主动件，曲柄AB为从动件的机构运动，观察有无“卡死”或“运动不确定”现象。
通过观察，不难发现，只有当曲柄摇杆机构的摇杆CD为主动件，曲柄AB为从动件才会出现“卡死”现象，即“死点”。在此基础上进一步引导学生发现“卡死”现象总是发生在连杆与从动件的位置，因此学生对“死点”的表象变得深刻、具体、完整。
探究总结规律，构建“死点”机构
仅仅帮助学生揭示曲柄摇杆机构“死点”的表象还远远不够，必须在此基础上指导学生分析“死点”形成的原因，总结出规律，让学生对知识由感性上升到理性，达到指导实践的目的。为此，笔者和学生共同进行了下列活动：
1.从简图出发，分析原因。如图3的受力分析，不难发现，当从动件曲柄AB与连杆CD共线时，从动件B点的受力P的方向通过铰链A点，作用力P不能产生推动AB转动的力矩。因此出现“卡死”现象而形成“死点”。
2.从原因出发，总结规律。四杆机构中是否存在着“死点”，取决于从动件与连杆有无共线位置。从而找出、分析“死点”的存在，确定“死点”位置的捷径，为指导实践提供了理论依据。
3.从规律出发，指导实践。对于传动机构来讲，“死点”是不利的，如利用惯性通过“死点”等。在缝纫机脚踏板机构中，从动曲柄轴上安装了兼有飞轮作用的大带轮，可利用惯性通过“死点”。而在工程实践中，常利用“死点”来实现特定的工作要求。如飞机的起落架机构，在机轮放下时，机构处于“死点”位置，使降落更加安全可靠等等。
适度拓宽教材，升华“死点”内涵
机构运动中从动件与连杆有无共线位置的规律，是在对曲柄摇杆机构的运动分析获得的，对四杆机构的“死点”特点研究，无疑有指导意义，但以此规律对含有移动副的平面连杆机构以及一些复杂机构进行“死点”分析，有时存在一定难度。因此，笔者补充讲解了影响机构传动性能的“压力角”和“传动角”两个参数，认为补充讲解这两个参数，至少有两个方面的好处。
1.初步给出压力角和传动角的定义，有利于后续机构（诸如凸轮机构、齿轮机构）的受力分析和传动性能的研究。
2.分析得出“死点”即机构处于压力角等于90°（传动角为0°）位置的定义，有助于学生对复杂机构“死点”工作特性的分析，达到举一反三的目的。
问渠那得清如许？为有源头活水来。在大力提倡素质教育，实施新课改的今天，我们只有把“死水”变为学生取之不尽、用之不竭的“活水”，才能够使甘甜清透的泉水不断涌出。
参考文献：
[1]陈长生，霍振生.机械基础[M].北京：机械工业出版社,2003.
[2]曾宗福.机械基础[M].北京：化学工业出版社,2001.
[3]周家泽.机械基础[M].西安：西安电子科技大学出版社,2005.
作者简介：
许根祥（1974—），江苏海安双楼职业高级中学教师，中学一级，国家级数控考评员，研究方向为数控技术与应用。