产品结构设计中转轴的种类与应用

转轴都认识的吧，只要用到有一定力度的旋转或者翻转，都会用到转轴。比如笔记本电脑上下盖的翻转就需要用到转轴，还有以前的翻盖手机，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、翻转需求的，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

老一辈的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的转轴，对于近几年入坑做结构的应该很少见到。

一字型转轴，常用于小件产品的翻转，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，当然要拆卸的话，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，当然想要牛逼一点的就用奥氏不锈钢，都可以选择定制的。

一字型转轴常规设计翻转180度，扭力值5-7KG，在结构设计的时候需要注意，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的，还有图上这种固定旋转的，常用于无人机折叠翼部分。

这里的结构设计原理与翻盖手机原理一样，重点取决于翻开后的角度，需要确保有一定的力度，防止机震晃动。

另外，所有的转轴扭力值是可以根据设计要求调整的，而扭力值又跟转轴的直径与长度有关，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，那么它的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的同时保证强度与质量，如果你翻转的次数不多，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，然后装配的时候会增加一件垫片（U形）放置在旋转部分中间，最后通过铆合或者用螺栓固定在一起。

那么转轴的力度通常是由垫片的数量，凸起的球面高度与铆合的松紧来控制，需要多大的扭力就靠它来调。

在结构设计的时候需要注意，上下页片的面积与厚度，面积越大，受力面越大，在翻转的时候受力点不易变形，面积小则受力点越大易变形，具体根据产品的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，它们的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的时候可以将旋转限位角度设计进去，就不需要在产品的外壳上面做限位了，这样对产品的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，就是将单边铆合的转轴变成了两边都铆合，功能与单边异形转轴一样。只是在设计的时候变成两边，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的显示器上面比较多，还有电脑一体机，台灯等高扭力的设备上。

【四】异形扭簧+阻尼转轴

异形扭簧+阻尼转轴，就是将转轴的转动轴心增加一圈扭簧，主要的目的就是在增加扭力的同时减少用户推动的力度。

比如一个显示设备，正常转动一个需要10KG的力，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的力就可以推动。

那么扭簧是怎样实现工作的呢？

扭簧在装配的时候是需要扭紧装配的，当推动工作的时候，就慢慢松开实现助力工作，达到反向消力的效果。

那么除了以上几种以外，还有那些转轴？

四向轴，通常用于活动的臂力架上面。

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的就不介绍了。

【结语】

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

转轴在设计的时候重点考虑三点：

1，转轴的直径，直径越大，扭力值可以调整的数值就越大。

2，转轴的轴心长度，长度越长越好装配，扭力值可调整性越高。

3，转轴页片的配合面积，配合面积越大，受力点越小，结构性能越稳定。

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来源：Creo或Proe产品设计