本文格式為Word版，下載可任意編輯——縫紉機(jī)腳踏板出現(xiàn)“頂死”現(xiàn)象的分析曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中若搖桿為主動(dòng)件，曲柄為從動(dòng)件，當(dāng)搖桿處于左右兩個(gè)極限位置時(shí)，連桿與曲柄處于共線的位置，搖桿經(jīng)連桿傳遞到曲柄上的作用力，剛好通過(guò)曲柄的回轉(zhuǎn)中心，無(wú)法使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，展現(xiàn)頂死現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的這個(gè)位置稱為死點(diǎn)位置。對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，死點(diǎn)位置是不利的。怎樣通過(guò)死點(diǎn)位置保證機(jī)構(gòu)持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)？方法一：利用從動(dòng)曲柄本身的質(zhì)量或附加一轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大的飛輪；方法二：增設(shè)輔佐構(gòu)件；方法三：采用多組機(jī)構(gòu)錯(cuò)列。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置慣性

腳踏式縫紉機(jī)如圖2所示。當(dāng)踏板往復(fù)搖擺時(shí)連桿使曲軸作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)使機(jī)頭主軸轉(zhuǎn)動(dòng)舉行縫紉作業(yè)?？梢?jiàn)縫紉機(jī)是由多個(gè)實(shí)體組成的具有機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，這種人們根據(jù)使用要求而設(shè)計(jì)的執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置稱為機(jī)器。

按照工作類型的不同，機(jī)器可以分為動(dòng)力機(jī)器、加工機(jī)器、運(yùn)輸機(jī)器和信息機(jī)器等。動(dòng)力機(jī)器是用以將機(jī)械能變換成其他形式的能量，或者將其他形式的能量變換成機(jī)械能的機(jī)器。電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)等都屬于動(dòng)力機(jī)器。加工機(jī)器用來(lái)變更物料的狀態(tài)、性質(zhì)、布局和外形。機(jī)床、粉碎機(jī)、軋鋼機(jī)、縫紉機(jī)等都是加工機(jī)器。運(yùn)輸機(jī)器用來(lái)變更人或物料的空間位置。汽車、飛機(jī)、電梯、火車等均為運(yùn)輸機(jī)器。信息機(jī)器是用以實(shí)現(xiàn)信息的變換、處理和傳遞的機(jī)器。復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等皆為信息機(jī)器。

不同機(jī)器的布局形式和用途各不一致，然而，一部完整的機(jī)器就其根本組成來(lái)講，一般都有下面三個(gè)片面：動(dòng)力片面、執(zhí)行片面和傳動(dòng)片面等。動(dòng)力片面是機(jī)器完成預(yù)定功能的動(dòng)力源。執(zhí)行片面是直接完成工作任務(wù)的片面，其運(yùn)動(dòng)形式因機(jī)器的用途不同而異。傳動(dòng)片面是介于動(dòng)力片面和執(zhí)行片面之間，用以完成運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞和轉(zhuǎn)換的片面。腳踏式縫紉機(jī)的動(dòng)力片面是操，執(zhí)行片面是機(jī)頭，傳動(dòng)片面是踏板機(jī)構(gòu)（腳踏板、連桿和曲柄組成的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）和皮帶傳動(dòng)組成。

機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的構(gòu)件系統(tǒng)?？p紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)（鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)）是由踏板、連桿、曲軸和機(jī)架等四個(gè)構(gòu)件組成的一個(gè)系統(tǒng)。構(gòu)件是組成機(jī)器的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)體。如圖2所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，將踏板的運(yùn)動(dòng)傳遞給帶傳動(dòng)也就是將搖擺運(yùn)動(dòng)變換成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？梢?jiàn)，機(jī)構(gòu)主要用來(lái)傳遞或變換運(yùn)動(dòng)。為了使各構(gòu)件間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，構(gòu)件之間必定要以某種方式連接起來(lái)。這種使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生確定形式的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副，如圖2中的踏板與機(jī)架、踏板與連桿、連桿與曲軸、曲軸與機(jī)架之間的連接。兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)接觸或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，這時(shí)兩構(gòu)件只能作相對(duì)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。允許兩構(gòu)件作相對(duì)移動(dòng)的低副稱為移動(dòng)副。允許兩構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的低副稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副或鉸鏈，如圖2中踏板與機(jī)架、踏板與連桿、連桿與曲軸、曲軸與機(jī)架組成的運(yùn)動(dòng)副都是轉(zhuǎn)動(dòng)副。該機(jī)構(gòu)由踏板、連桿、曲軸和機(jī)架等四個(gè)構(gòu)件和四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈）組成，所以我們把縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)叫做鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，與機(jī)架（用來(lái)支承活動(dòng)固件的構(gòu)件）相連的構(gòu)件稱為連架桿，不與機(jī)架相連的構(gòu)件稱為連桿?？p紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)里踏板和曲軸與機(jī)架相連，是連架桿。連架桿相對(duì)于機(jī)架能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為曲柄，不能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為搖桿。根據(jù)連架桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)等三種根本形式?？p紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)屬于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)形式。

圖2所示為縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)。圖1所示為該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。圖1所示的構(gòu)件a（曲軸）是曲柄。構(gòu)件c（踏板）是搖桿。構(gòu)件b是連桿，連桿是連接曲柄和搖桿的構(gòu)件。當(dāng)踏板c往復(fù)搖擺時(shí)桿b使桿a作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)使機(jī)頭主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)有兩種運(yùn)動(dòng)特性：（1）若以曲柄為原動(dòng)件（運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件），那么將曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)變換為搖桿的搖擺，如汽車前窗刮雨器。（2）若以搖桿為原動(dòng)件，那么將搖桿的搖擺變換成曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，如縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)。初學(xué)縫紉機(jī)的人或當(dāng)你踩縫紉機(jī)踏板時(shí)，由于操作不當(dāng)，經(jīng)常展現(xiàn)縫紉機(jī)的腳踏板在處于最高和最低兩個(gè)極限位置時(shí)，縫紉機(jī)蹬不動(dòng)或帶輪反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。這是為什么呢？

下面細(xì)致議論搖桿為原動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

如圖3所示，以搖桿CD為主動(dòng)件（原動(dòng)件），它繞D點(diǎn)往復(fù)搖擺，曲柄AB為從動(dòng)件（隨原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件）。當(dāng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中搖桿CD處于圖中雙點(diǎn)畫線所示的左右兩個(gè)極限位置C1D和C2D時(shí)，連桿BC有兩次與曲柄AB共線，既圖中雙點(diǎn)畫線所示的兩個(gè)位置B1AC1和AB2C2。這時(shí)，搖桿CD經(jīng)連桿BC傳遞到曲柄AB的作用力，剛好通過(guò)曲柄AB的回轉(zhuǎn)中心A點(diǎn)，此時(shí)作用力對(duì)A點(diǎn)不產(chǎn)生力矩（在力學(xué)上用力與力臂的乘積及其轉(zhuǎn)向來(lái)度量力使物體轉(zhuǎn)動(dòng)的效應(yīng)，稱為力矩），即推動(dòng)曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為零，無(wú)法使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。展現(xiàn)“頂死”現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這個(gè)位置稱為死點(diǎn)位置。死點(diǎn)位置常使機(jī)構(gòu)從動(dòng)件無(wú)法運(yùn)動(dòng)或展現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。

縫紉機(jī)的腳踏板在處于最高和最低兩個(gè)極限位置時(shí)正是曲柄與連桿共線，縫紉機(jī)蹬不動(dòng)的，其理由正是機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置而造成的。對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，死點(diǎn)位置是不利的。怎樣通過(guò)死點(diǎn)位置保證機(jī)構(gòu)持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)？方法一：利用從動(dòng)曲柄本身的質(zhì)量或附加一轉(zhuǎn)動(dòng)慣性（物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種特性，不管這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是靜止還是平動(dòng)，或是轉(zhuǎn)動(dòng)）大（我們把更輕易保持原來(lái)狀態(tài)的物體，稱其慣性大）的飛輪；方法二：增設(shè)輔佐構(gòu)件；方法三：采用多組機(jī)構(gòu)錯(cuò)列。

曲柄上安裝飛輪，飛輪是個(gè)儲(chǔ)能器，具有適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、起貯存和釋放動(dòng)能作用的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，在機(jī)械中廣泛應(yīng)用。飛輪是在力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，但是這個(gè)時(shí)候的轉(zhuǎn)動(dòng)是分外被動(dòng)的，分外吃力的。一旦它的受力失去的話，連忙就會(huì)中斷下來(lái)，只有不斷的加力或使力持之以恒，才可以使所受的力越來(lái)越接近臨界點(diǎn)。當(dāng)飛輪所受力達(dá)成臨界點(diǎn)時(shí)，飛輪的重力和沖力會(huì)成為推動(dòng)力的一片面，由于牽引力和慣性的存在，即使飛輪所受力失去的時(shí)候，飛輪也可以在確定的