運動學耦合

運動學耦合（Kinematic coupling）是用在要精確約束目標零件的，從而提供定位的精度和確定性。例如在零件和夾具上，一邊上面有三個由中心點往外放射的V形槽，另一邊上面有對應V形槽尺寸和位置，三個半球狀的凸點，這就是典型的運動學耦合。每一個半球和V形槽有兩個接觸點，三個半球共有六個接觸點，恰好可以限制零件的六個自由度。另一種設計也類似，一邊仍有三個半球狀的凸點，另一邊則是有一個四面體的缺口、一個V形槽、以及一個平面。
 背景 
運動學耦合的出現是因為兩結構介面之間需要精密耦合，而且此應用經常需要將工件拆下和重新接合。
 克耳文耦合 

克耳文耦合得名自开尔文勋爵，他在1868–71年發表此一設計。此設計包括三個半球形的凸點，以及另一工件上對應位置的三個不同形狀孔洞：一個是凹陷的四面體, 指向凹陷四面體的V形槽、以及一個平面。四面體可以提供三個接觸點、V形槽有兩個接觸點、平面可以提供一個，加起來共有六個接觸點，限制三個半球形凸點的位移。此設計的優點是其轉動中心是在凹陷四面體的那一點。但在重載應用下可能會有接觸應力的問題。

 馬克士威耦合 
此耦合系統的原理最早是由詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在1871年發佈。馬克士威耦合包括有三個對正元件中心的V形槽，另一工件則有三個對應的半球形凸點，分別可以卡在V形槽內。每一個V型槽都可以提供二個接觸點，加起來也是六個。此設計的優點是有放射對應性，容易加工。若有熱漲冷縮，因為三個凸點在每V型槽的膨脹和移動情形類似，因此此設計可以穩定，不會變形。

 原理 
運動學耦合的再現性和精度是源自精確約束設計（exact constraint design）的概念。精確約束設計的原理是讓約束點個數等於要約束自由度的個數。在力學系統中有六個潛在的自由度，包括沿著x軸、y軸、z軸線性移動（平移)的三個自由度，以及翻滾（roll）、俯仰（pitch）和（yaw）等三個轉動的自由度。若系統的約束不充分（under-constrained），其元件會有相對的位移。若系統的約束過度（over-constrained），在一些情形下（例如热胀冷缩）可能會變形。運動學耦合讓接觸點的個數恰好等於要約束自由度的個數。因此其可以預測其特性。
 相關條目 
运动学

參考資料

外部連結
 http://pergatory.mit.edu/kinematiccouplings/ 
 http://kinematiccouplings.org/ 
 http://precisionballs.com/Kinematic_cook_book.php 

Category:連桿