Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Приспособление, ограничивающее все степени свободы части Кинематическая связь описывает приспособления, предназначенные для точного ограничения рассматриваемой части, обеспечивая точность и определенность местоположения. Канонический пример кинематической соединения состоит из трех радиальных в-родок в одной части, которые соединяются с тремя полушариями в другой части. Каждое полушарие имеет две точки контакта, в общей сложности шесть точек контакта, достаточно, чтобы ограничить все шесть степеней свободы части. Альтернативная конструкция состоит из трех полушарий на одной части, которые соответственно вписываются в четырехугольную вмятину, в канаву и плоскую.
Fixture which constrains all degrees of freedom of a part
Kinematic coupling describes fixtures designed to exactly constrain the part in question, providing precision and certainty of location. A canonical example of a kinematic coupling consists of three radial v grooves in one part that mate with three hemispheres in another part. Each hemisphere has two contact points for a total of six contact points, enough to constrain all six of the part's degrees of freedom. An alternative design consists of three hemispheres on one part that fit respectively into a tetrahedral dent, a v groove, and a flat.
Предыстория
Кинематические соединения возникли из-за необходимости точной соединения между структурными интерфейсами, которые должны были быть обычно разобраны и собраны.
Kinematic couplings arose from the need of precision coupling between structural interfaces that were meant to be routinely taken apart and put back together.
Кельвин Куплинг
Соединение Кельвина названо в честь Уильяма Томпсона (Лорд Кельвин), который опубликовал его конструкцию в 1868-71. Он состоит из трех сферических поверхностей, которые опираются соответственно на комочный тетраэдр, V-росток, указывающий на тетраэдр и плоскую пластину. Тетраэдр обеспечивает три точки соприкосновения, а V-росток - две, а плоская - одну, в общей сложности требуется шесть точек соприкосновения. Преимущество этой конструкции заключается в том, что центр вращения расположен в тетраэдре, однако он страдает от проблем контактного напряжения при применении высоких нагрузок.
The Kelvin coupling is named after William Thompson (Lord Kelvin) who published the design in 1868–71. It consists of three spherical surfaces that rest respectively on a concave tetrahedron, a V groove pointing towards the tetrahedron and a flat plate. The tetrahedron provides three contact points, while the V groove provides two and the flat provides one, for a total required six contact points. The benefit of this design is that the center of rotation is located at the tetrahedron, however, it suffers from contact stress problems in high load applications.
Ключа Максвелла
Принципы этой системы сцепления были первоначально опубликованы Джеймсом Клерком Максвеллом в 1871 году. Система Максвелла Кинематическая состоит из трех V-образных канавок, которые ориентированы к центру части, в то время как спаривающая часть имеет три изогнутые поверхности, которые сидят в трех канавках. Каждый из трех винтовых канавок обеспечивает две точки соприкосновения, в общей сложности шесть. Эта конструкция обладает преимуществами симметрии и, следовательно, более простыми методами изготовления. Кроме того, соединение Максвелла является термически стабильным из-за этой симметрии, поскольку изогнутые поверхности могут расширяться или сокращаться в унисон в канавках v.
The principles of this coupling system were originally published by James Clerk Maxwell in 1871. The Maxwell Kinematic system consists of three V shaped grooves that are oriented to the center of the part, while the mating part has three curved surfaces that sit down into the three grooves. Each of the three v grooves provides two contact points for a total of six. This design benefits from symmetry and therefore easier manufacturing techniques. Also, the Maxwell coupling is thermally stable due to this symmetry as the curved surfaces can expand or contract in unison in the v grooves.
Теория
Воспроизводимость и точность кинематической соединения исходят из идеи точного ограничения дизайна. Принцип точного проектирования ограничений заключается в том, что количество точек ограничения должно быть равно количеству степеней свободы, которые должны быть ограничены. В механической системе есть шесть потенциальных степеней свободы. Существует три линейных степени свободы (также известные как перевод) вдоль оси "x", "y" и "z", и три степени свободы вращения вокруг каждой оси, обычно называемые роллом, шагом и поворотом. Если система не ограничена, то части могут свободно двигаться относительно друг друга. Если система слишком ограничена, она может нежелательно деформироваться под воздействием, например, теплового расширения. Конструкция кинематических сцеплений соприкасается только с количеством точек, равным количеству степеней свободы, которые должны быть ограничены, и поэтому предсказуемы.
The reproducibility and the precision of a kinematic coupling come from the idea of exact constraint design. The principle of exact constraint design is that the number of points of constraint should be equal to the number of degrees of freedom to be constrained. In a mechanical system there are six potential degrees of freedom. There are three linear degrees of freedom (also known as translation) along the "x", "y", and "z" axis, and three rotational degrees of freedom around each axis commonly called roll, pitch and yaw. If a system is under constrained, then parts are free to move with respect to each other. If the system is over constrained, it may undesirably deform under the influences of, for example, thermal expansion. Kinematic coupling designs only make contact with the number of points equal to the number of degrees of freedom that are to be restrained and therefore are predictable.