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--- knowledge:mechanical:2023021501 [2023/02/15 13:01] – [运动学约束的优势] 弘毅
+++ knowledge:mechanical:2023021501 [2023/06/07 04:23] (当前版本) – 外部编辑 127.0.0.1
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 如果我们仔细选择和安排我们的运动学约束点，安装座也是稳定的，并且能够抵抗冲击、振动、热效应和其他负载。
+===== 运动支架的组成部分 =====
+运动安装的三个基本构建块可以以各种形式组合以实现您的设计目标：
+  - 平面上的球体：1个接触点，5 个自由度（3个旋转，2个平移）
+  - V槽上的球体：2个接触点，4 个自由度（2个旋转，1个平移）
+  - 三面体插座中的球体：3个接触点，3 个自由度（3个旋转）
+这些经典形式有多种变体。但这三个基础对于以下方面都很重要：
+开发实际应用，以及发展你对运动学约束的理解。
+组件特征不需要是完美的尺寸或形式[1]：球不需要是精确的直径；V形不一定是精确的角度；并且平面不需要平行于某些参考
+但是表面应该在预期的运动范围或接触区域上是光滑的。
+[1]此例外仅适用于表面本身。如果它与其他几何形状相结合，例如调整螺钉的球端，则几何公差（例如球与螺钉轴线的同心度）很重要。如果它被抵消，则可能会引入周期性变化。在稍后关于调整的讨论中会详细介绍这一点。）
+==== 平面上的球体--5 个自由度（3个旋转，2个平移） ====
+{{:knowledge:mechanical:pasted:20230215-132421.png}}
+表面上的球只有一个接触点，消除了**垂直于表面的平移自由度**。
+通常，我们会想到平面，但这同样适用于大多数曲面。一个例外是局部曲率半径小于球半径的凹面，它可能有多个接触点或圆形接触线。
+凸面上的球表明需要某种预紧力来加强接触。在许多情况下，就像在平板上的球一样，重力可能就足够了。
+==== V槽上的球体--4 个自由度（2个旋转，1个平移） ====
+{{:knowledge:mechanical:pasted:20230215-134458.png}}
+V 型中的球有两个接触点，消除了两个平移自由度。它留下沿 V 形路径的平移自由度和所有三个旋转自由度。
+与曲面上的球的情况一样，V 形的路径不必是直线。
+如前所述，几何的精确形式并不重要。事实上，它根本不需要一个V就可以达到同样的结果。例如，两个平行杆可以执行相同的功能。
+==== 三面体插座中的球体--3 个自由度（3个旋转） ====
+{{:knowledge:mechanical:pasted:20230215-140710.png}}
+三面体承窝中的球具有三个接触点，消除了所有三个平移自由度，只留下旋转自由度。第四张图的三面体结构可能不是一个熟悉的组件，它看上去不是一个完整的球体：
+  * 在前三种情况下，它是一个平坦的球
+  * 最后，它是一个带有球形末端的柱子
+这提出了一个重要的区别：\\
+当我们提到刚体的自由度并消除平移自由度时，如上所述，这是指能够定义刚体在空间中的位置和方向。\\
+当物体的平移自由度固定时，平面仍然可以在空间中占据无限多个位置（但不是任何位置），而刚体围绕一个固定的中心旋转。
+===== 把它们放在一起 =====
+我们可以以某种方式组合这些构建块，以仅在我们关注的自由度内定位具有高度可重复性的刚体，或者仅在我们选择的自由度内允许精确运动。
+下面的配置演示了这个概念。我们将在另一篇文章中详细讨论**这些和其他安排的设计和权衡**——包括**稳定性、分辨率和互换性等考虑因素。**
+{{:knowledge:mechanical:pasted:20230215-142550.png}}
+在 3 个点接触表面的刚体具有 3 个自由度，无论该表面是平坦的还是弯曲的
+在平面上具有三点接触的刚体（上图的左侧）就像我们的桌子，具有三个自由度：
+  * 绕平面法线旋转
+  * 平面上的两个正交平移
+但我们不需要将自己局限于平面几何。右侧的配置是在球面上具有三点接触的刚体，也具有三个自由度：
+  * 绕表面法线旋转
+  * 与曲面相切的两个正交平移
+认识到并放弃这种自我强加的设计限制可能是一个挑战，但它可以实现新颖而优雅的解决方案。我们将在其他文章中看到更多这方面的示例。
+{{:knowledge:mechanical:pasted:20230215-143139.png}}
+上面显示的设备通常称为Maxwell夹具，3个V槽中的3个球向外辐射。这约束了所有六个自由度。当以这种配置使用时，它被称为运动联轴器。尽管没有调整功能，但联轴器具有许多实际好处和用途，包括：
+  * 可维修性——可以拆卸和重新组装，具有非常高的可重复性。这些球需要永久固定在顶板上，这样它们就不会被调换。由于设计是旋转对称的，因此需要一个标记或钥匙来确保以相同的方式放回去。
+  * 互换性——如果夹具的上半部分带有一个需要对齐的设备，并且使用复制下半部分的外部夹具进行对齐，那么不同的批量生产的设备可以相互交换，同时保持高精度结盟。
+如果将一个或多个球替换为球端调节螺钉，我们就可以精确定位平台。如果所有三个球都是球端调节螺钉，我们甚至可以在保持方向的同时精确平移平台。
+我们将在另一篇文章中详细研究这些和其他安排的设计和权衡——包括稳定性、分辨率和互换性等考虑因素。