Acoplamento cinemático

O acoplamento cinemático descreve acessórios projetados para restringir exatamente a peça em questão, proporcionando precisão e certeza de localização. Um exemplo canônico de acoplamento cinemático consiste em três ranhuras em V radiais em uma peça que se ajustam a três hemisférios em outra peça. Cada hemisfério tem dois pontos de contato para um total de seis pontos de contato, o suficiente para restringir todos os seis graus de liberdade da peça . Um projeto alternativo consiste em três hemisférios em uma parte que se encaixam respectivamente em um dente tetraédrico, uma ranhura em V e um plano. [1]

Fundo

Os acoplamentos cinemáticos surgiram da necessidade de acoplamento de precisão entre interfaces estruturais que deveriam ser desmontadas e remontadas rotineiramente.

Acoplamento Kelvin

O acoplamento Kelvin recebeu o nome de William Thompson (Lord Kelvin), que publicou o projeto em 1868-71. [2] Consiste em três superfícies esféricas que repousam respectivamente sobre um tetraedro côncavo , uma ranhura em V apontando para o tetraedro e uma placa plana. O tetraedro fornece três pontos de contato, enquanto a ranhura em V fornece dois e o plano fornece um, totalizando seis pontos de contato necessários. A vantagem deste projeto é que o centro de rotação está localizado no tetraedro, porém sofre de problemas de tensão de contato em aplicações de alta carga. [1]

Acoplamento Maxwell

exemplo de acoplamento cinemático Maxwell

Os princípios deste sistema de acoplamento foram publicados originalmente por James Clerk Maxwell em 1871. [2] O sistema Maxwell Kinematic consiste em três ranhuras em forma de V orientadas para o centro da peça, enquanto a peça correspondente tem três superfícies curvas que ficam para baixo nas três ranhuras. [1] Cada uma das três ranhuras em V fornece dois pontos de contato, totalizando seis. Este projeto se beneficia da simetria e, portanto, de técnicas de fabricação mais fáceis. Além disso, o acoplamento Maxwell é termicamente estável devido a esta simetria, pois as superfícies curvas podem expandir ou contrair em uníssono nas ranhuras em V. [2]

Teoria

A reprodutibilidade e a precisão de um acoplamento cinemático vêm da ideia de projeto de restrição exata . O princípio do projeto exato de restrições é que o número de pontos de restrição deve ser igual ao número de graus de liberdade a serem restringidos. [1] Em um sistema mecânico existem seis graus de liberdade potenciais. Existem três graus de liberdade lineares (também conhecidos como translação ) ao longo dos eixos "x", "y" e "z", e três graus de liberdade rotacionais em torno de cada eixo, comumente chamados de rotação , inclinação e guinada . [2] Se um sistema estiver sub-restrito, então as partes estarão livres para se mover umas em relação às outras. Se o sistema estiver excessivamente restringido, ele pode deformar-se indesejavelmente sob a influência, por exemplo, da expansão térmica . Os projetos de acoplamento cinemático apenas fazem contato com o número de pontos igual ao número de graus de liberdade que devem ser restringidos e, portanto, são previsíveis.

Veja também

Referências

  1. ^ abcd Slocum, Alexander (abril de 2010). "Acoplamentos cinemáticos: uma revisão dos princípios e aplicações de design". Prof. Slocum Via Angie Locknar . Elsevier BV hdl :1721.1/69013.
  2. ^ abcd Bal-tec. "A Enciclopédia Cinemática". Bal-tec . Recuperado em 5 de outubro de 2016 .

links externos

  • http://pergatory.mit.edu/kinematiccouplings/
  • http://kinematiccouplings.org/
  • http://precisionballs.com/Kinematic_cook_book.php
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