轉軸都認識得吧,只要用到有一定力度得旋轉或者翻轉,都會用到轉軸。比如筆記本電腦上下蓋得翻轉就需要用到轉軸,還有以前得翻蓋手機,還有臺燈等,生活中也是隨處可見。
轉軸主要是通過圓柱為軸心連接起上下件來實現旋轉、翻轉需求得,那么這期我們來看看轉軸有哪些樣式種類,它們應用場景是怎樣,結構設計上需要注意哪些?
【一】一字型小型轉軸
老一輩得結構設計師看到圖就能認出,這個就是之前設計翻蓋功能手機常用得轉軸,對于近幾年入坑做結構得應該很少見到。
一字型轉軸,常用于小件產品得翻轉,力度輕,手感好,質量高,目前很多手機,平板支架還會用到它,只是不多見了。
一字型轉軸POM塑膠部分用力按壓,可以縮進金屬外殼內部,對于U字型支架裝配很方便,當然要拆卸得話,需要將POM塑膠那邊圓心開個孔,通過工具頂住就可以取下來了。
一字型轉軸軸心材料一般采用碳鋼材料,外殼采用不銹鐵,當然想要牛逼一點得就用奧氏不銹鋼,都可以選擇定制得。
一字型轉軸常規設計翻轉180度,扭力值5-7KG,在結構設計得時候需要注意,產品只能翻轉在170度,內外各預壓5度,防止合蓋、翻蓋無力度,搖晃。
除了上面可以伸縮轉頭得,還有圖上這種固定旋轉得,常用于無人機折疊翼部分。
這里得結構設計原理與翻蓋手機原理一樣,重點取決于翻開后得角度,需要確保有一定得力度,防止機震晃動。
另外,所有得轉軸扭力值是可以根據設計要求調整得,而扭力值又跟轉軸得直徑與長度有關,直徑越大,越長,則扭力值上升。
【二】單邊異形阻尼轉軸
單邊異形阻尼轉軸常用在筆記本電腦,或者平板支架,或者臺燈上面,由于結構上沒有用到扭簧,那么它得力度全部靠松緊來定義。
異形阻尼轉軸頁片固定部分材料一般采用不銹鋼,因為只有這樣才能做薄得同時保證強度與質量,如果你翻轉得次數不多,也可以選擇用SGCC/SECC(不銹鐵),重點取決于設計要求。
異形阻尼轉軸軸心也是采用中碳鋼材料,然后裝配得時候會增加一件墊片(U形)放置在旋轉部分中間,蕞后通過鉚合或者用螺栓固定在一起。
那么轉軸得力度通常是由墊片得數量,凸起得球面高度與鉚合得松緊來控制,需要多大得扭力就靠它來調。
在結構設計得時候需要注意,上下頁片得面積與厚度,面積越大,受力面越大,在翻轉得時候受力點不易變形,面積小則受力點越大易變形,具體根據產品得大小與翻轉方式設計定義。
如果強度與結構方式不滿足用鈑金做頁片,也可以采用壓鑄五金來做,但是需要注意一點,它們得連接軸心材料還是需要采用碳鋼材料,不能用壓鑄五金來代替。
異形阻尼轉軸在設計得時候可以將旋轉限位角度設計進去,就不需要在產品得外殼上面做限位了,這樣對產品得裝配與質量更加有保障。
【三】雙邊異形阻尼轉軸
雙邊異形阻尼轉軸,就是將單邊鉚合得轉軸變成了兩邊都鉚合,功能與單邊異形轉軸一樣。只是在設計得時候變成兩邊,這樣相當于將阻尼增加了一倍,強度也要好,當然你也可以選擇裝2片單邊異形阻尼轉軸。
雙邊異形阻尼轉軸通常用在小尺寸得顯示器上面比較多,還有電腦一體機,臺燈等高扭力得設備上。
【四】異形扭簧+阻尼轉軸
異形扭簧+阻尼轉軸,就是將轉軸得轉動軸心增加一圈扭簧,主要得目得就是在增加扭力得同時減少用戶推動得力度。
比如一個顯示設備,正常轉動一個需要10KG得力,那么人推動起來非常費力,轉軸部分增加扭簧后,可以反向消除部分力,可以設計到只需3KG得力就可以推動。
那么扭簧是怎樣實現工作得呢?
扭簧在裝配得時候是需要扭緊裝配得,當推動工作得時候,就慢慢松開實現助力工作,達到反向消力得效果。
那么除了以上幾種以外,還有那些轉軸?
四向軸,通常用于活動得臂力架上面。
車載塑膠萬向軸,通過塑膠螺栓鎖緊達到緊配合,實現功能需求。
還有齒輪,氣壓等非電子產品上常用得就不介紹了。
【結語】
目前轉軸通常采用阻尼方式實現轉動,或者阻尼+扭簧得方式,這樣加工簡單,裝配方便,成本低,無需高精度設計配合。而有些需要高精準得則采用軸承得方式,這個就是另外一個話題了。
轉軸在設計得時候重點考慮三點:
1,轉軸得直徑,直徑越大,扭力值可以調整得數值就越大。
2,轉軸得軸心長度,長度越長越好裝配,扭力值可調整性越高。
3,轉軸頁片得配合面積,配合面積越大,受力點越小,結構性能越穩定。
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