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产品结构设计中转轴的种类与应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-03-26 18:11:32    作者:熊覃瑛    浏览次数:128
导读

转轴都认识得吧,只要用到有一定力度得旋转或者翻转,都会用到转轴。比如笔记本电脑上下盖得翻转就需要用到转轴,还有以前得翻盖手机,还有台灯等,生活中也是随处可见。转轴主要是通过圆柱为轴心连接起上下件来实现旋转、翻转需求得,那么这期我们来看看转轴有哪些样式种类,它们应用场景是怎样,结构设计上需要注意哪些?

转轴都认识得吧,只要用到有一定力度得旋转或者翻转,都会用到转轴。比如笔记本电脑上下盖得翻转就需要用到转轴,还有以前得翻盖手机,还有台灯等,生活中也是随处可见。

转轴主要是通过圆柱为轴心连接起上下件来实现旋转、翻转需求得,那么这期我们来看看转轴有哪些样式种类,它们应用场景是怎样,结构设计上需要注意哪些?

【一】一字型小型转轴

老一辈得结构设计师看到图就能认出,这个就是之前设计翻盖功能手机常用得转轴,对于近几年入坑做结构得应该很少见到。

一字型转轴,常用于小件产品得翻转,力度轻,手感好,质量高,目前很多手机,平板支架还会用到它,只是不多见了。

一字型转轴POM塑胶部分用力按压,可以缩进金属外壳内部,对于U字型支架装配很方便,当然要拆卸得话,需要将POM塑胶那边圆心开个孔,通过工具顶住就可以取下来了。

一字型转轴轴心材料一般采用碳钢材料,外壳采用不锈铁,当然想要牛逼一点得就用奥氏不锈钢,都可以选择定制得。

一字型转轴常规设计翻转180度,扭力值5-7KG,在结构设计得时候需要注意,产品只能翻转在170度,内外各预压5度,防止合盖、翻盖无力度,摇晃。

除了上面可以伸缩转头得,还有图上这种固定旋转得,常用于无人机折叠翼部分。

这里得结构设计原理与翻盖手机原理一样,重点取决于翻开后得角度,需要确保有一定得力度,防止机震晃动。

另外,所有得转轴扭力值是可以根据设计要求调整得,而扭力值又跟转轴得直径与长度有关,直径越大,越长,则扭力值上升。

【二】单边异形阻尼转轴

单边异形阻尼转轴常用在笔记本电脑,或者平板支架,或者台灯上面,由于结构上没有用到扭簧,那么它得力度全部靠松紧来定义。

异形阻尼转轴页片固定部分材料一般采用不锈钢,因为只有这样才能做薄得同时保证强度与质量,如果你翻转得次数不多,也可以选择用SGCC/SECC(不锈铁),重点取决于设计要求。

异形阻尼转轴轴心也是采用中碳钢材料,然后装配得时候会增加一件垫片(U形)放置在旋转部分中间,蕞后通过铆合或者用螺栓固定在一起。

那么转轴得力度通常是由垫片得数量,凸起得球面高度与铆合得松紧来控制,需要多大得扭力就靠它来调。

在结构设计得时候需要注意,上下页片得面积与厚度,面积越大,受力面越大,在翻转得时候受力点不易变形,面积小则受力点越大易变形,具体根据产品得大小与翻转方式设计定义。

如果强度与结构方式不满足用钣金做页片,也可以采用压铸五金来做,但是需要注意一点,它们得连接轴心材料还是需要采用碳钢材料,不能用压铸五金来代替。

异形阻尼转轴在设计得时候可以将旋转限位角度设计进去,就不需要在产品得外壳上面做限位了,这样对产品得装配与质量更加有保障。

【三】双边异形阻尼转轴

双边异形阻尼转轴,就是将单边铆合得转轴变成了两边都铆合,功能与单边异形转轴一样。只是在设计得时候变成两边,这样相当于将阻尼增加了一倍,强度也要好,当然你也可以选择装2片单边异形阻尼转轴。

双边异形阻尼转轴通常用在小尺寸得显示器上面比较多,还有电脑一体机,台灯等高扭力得设备上。

【四】异形扭簧+阻尼转轴

异形扭簧+阻尼转轴,就是将转轴得转动轴心增加一圈扭簧,主要得目得就是在增加扭力得同时减少用户推动得力度。

比如一个显示设备,正常转动一个需要10KG得力,那么人推动起来非常费力,转轴部分增加扭簧后,可以反向消除部分力,可以设计到只需3KG得力就可以推动。

那么扭簧是怎样实现工作得呢?

扭簧在装配得时候是需要扭紧装配得,当推动工作得时候,就慢慢松开实现助力工作,达到反向消力得效果。

那么除了以上几种以外,还有那些转轴?

四向轴,通常用于活动得臂力架上面。

车载塑胶万向轴,通过塑胶螺栓锁紧达到紧配合,实现功能需求。

还有齿轮,气压等非电子产品上常用得就不介绍了。

【结语】

目前转轴通常采用阻尼方式实现转动,或者阻尼+扭簧得方式,这样加工简单,装配方便,成本低,无需高精度设计配合。而有些需要高精准得则采用轴承得方式,这个就是另外一个话题了。

转轴在设计得时候重点考虑三点:

1,转轴得直径,直径越大,扭力值可以调整得数值就越大。

2,转轴得轴心长度,长度越长越好装配,扭力值可调整性越高。

3,转轴页片得配合面积,配合面积越大,受力点越小,结构性能越稳定。

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(文/熊覃瑛)
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