近期折叠屏很火 而对于折叠产品来说转轴至关重要那么这期就来看看转轴的设计该如何做【一】、转轴结构设计怎么做转轴结构设计在机械设计中广泛应用尤其是在笔记本电脑、手机折叠屏、工业机械设备、家电等产品中。一个合理的转轴结构需要考虑强度、可靠性、使用寿命、外观和成本等多个因素。以下是转轴结构设计的主要步骤和考虑因素1. 明确需求旋转角度设计中需要确定旋转的角度范围是否需要单向或多向旋转是否需要自锁功能。扭矩要求确定转轴需要承受的扭矩决定转动的阻尼确保转动平稳顺畅且不过松或过紧。使用寿命了解产品的使用环境、使用频率转轴的设计寿命应该能够满足产品的预期寿命。外观要求对于消费类产品外观和体积也需要考虑转轴结构应紧凑美观。2. 选择转轴类型根据使用场景选择合适的转轴类型普通旋转转轴用于简单的旋转需求如风扇、电机转轴等。阻尼转轴带有摩擦或磁阻尼常用于需要缓慢、平滑开合的设备如笔记本电脑屏幕转轴。弹簧转轴带有弹簧回弹力常用于自动回位功能的设备。定位转轴能够在特定角度自锁如一些折叠设备的转轴。自锁转轴防止转动只有在施加特定外力时才会旋转用于需要保持某一固定位置的场景。3. 材料选择转轴的材料要根据负载和环境条件选择常见的材料有金属材料如不锈钢、铝合金、铜合金等具有高强度、耐腐蚀性和耐磨性。塑料材料如尼龙、POM聚甲醛适用于轻载应用具有较好的摩擦性能和耐腐蚀性。4. 润滑和摩擦处理转轴的摩擦力影响其转动的平稳性和使用寿命。可以通过以下方式优化使用润滑油或润滑脂以减少摩擦。选用具有低摩擦系数的材料如POM、PTFE等。考虑采用滚珠轴承或滑动轴承结构改善转动效率。5. 结构设计与仿真尺寸设计根据产品尺寸设计转轴的直径、长度等。要确保转轴的刚性防止在旋转过程中变形或松动。公差配合转轴与支撑件之间的配合要合理避免过紧或过松。可通过公差等级的设定来保证装配精度。应力分析使用有限元分析FEA软件对转轴进行应力和疲劳分析确保转轴能承受设计中的应力分布和载荷。扭矩测试实际制作转轴原型后对其进行扭矩测试确保其符合设计需求的旋转扭矩。6. 加工工艺CNC加工对精度要求高的转轴可以通过CNC机床进行精密加工。注塑成型对于大批量生产的塑料转轴可使用注塑工艺。表面处理金属转轴可以采用电镀、阳极氧化、涂层等方式增加耐腐蚀性和美观性。7. 测试与优化疲劳测试模拟实际使用环境对转轴进行疲劳测试确保其寿命满足需求。耐久性测试对转轴的使用寿命进行评估特别是阻尼转轴其阻尼性能应在多次开合后保持稳定。环境测试转轴应进行环境测试确保在不同温湿度或腐蚀性环境中正常工作。8. 成本与制造可行性在设计过程中需综合考虑成本与制造的可行性。高端产品可以选择精密度高、材料性能好的转轴而对于量大价廉的产品需控制加工成本选用性价比高的材料和工艺。【二】、设计属性1. 阻尼效果当物体受到外力作用而振动时会产生一种使外力衰减的反力。它和作用力的比被称为阻尼系数。通常阻尼力的方向总是和运动的速度方向相反。因此材料的阻尼系数越大意味着其减震效果或阻尼效果越好。但是并不是阻尼越大越好阻尼大到一定程度时两个物体之间变成了刚性连接阻尼一般和弹簧一起使用阻尼过大将起不到缓冲的效果。阻尼的作用主要有以下四个方面:(1)有助于减少机械结构的共振振幅(2)有助于机械系统受到瞬时冲击后很快恢复到稳定状态(3)有助于减少因机械振动产生的声辐射降低机械性噪声(4)有助于降低结构传递振动的能力。2. 开合角度是指笔记本屏幕闭合旋转的角度常规设计有两种类型一种是传统的转轴设计这类转轴设计通常不会有超过180度的翻转能力另外一种则是360度翻转可以更好地适应使用环境的优势对于经常变换使用场景的用户而言是很有用的。也就是说笔记本转轴翻转开合角度越大适用的场景就越广。3. 限位角度限位方式有两种一种是根据转轴旋转角度限位即在转轴上设定限位另外一种是在笔记本机壳上设定限位两者达到的限位效果都一样具体看哪种方式简便。按照正常的来说可以叫带阻尼的并限位角度的转轴。这样的转轴比较多我们常见的限位角度转轴有135度、145度、180度、270度等。4. 自锁功能通常笔记本转轴铰链都是带自锁功能其作用是笔记本屏幕在接近零度时常见在15-30度之前倾向力增大达到闭合自锁效果。现在的笔记本转轴带自锁的结构比较多如图左、中、右分别为包圆结构、单轴垫片结构、双轴垫片结构。5. 磨损补偿结构如下为转轴常用补偿示意图补偿原理是利用弹簧径向压着转动环密切接触到底座上.也就是靠磨擦力。因为弹簧一直压着转动环,所以转动环与底座磨掉一部分后弹簧还是会补偿压力.不会像用螺丝坚固磨掉部分后螺丝就会松掉。【三】、常见笔记本转轴结构1. 突起式转轴突起式转轴固定在主机上可以使屏幕贴合更紧最大优势在于打开时屏幕整体是向上升的 这样屏幕不会遮挡笔记本的后部可以方便地在笔记本的后部设置各种端口、散热孔等。从充分利用笔记本空间、增加端口数量的角度来说是非常有利的。同时由于突起式转轴在旋转时不易受到遮挡使得屏幕可打开的角度较大一般能达到150度180度.但缺点是屏幕厚度必须和固定处一致不能做的太薄。2. 下沉式转轴下沉式转轴的固定点位于较厚的主机部分与A件的厚度没有关联。当笔记本走向了超级本时代为了能让笔记本更加轻薄转轴厂商开发出了下沉式转轴屏幕不再受限于机身的厚度。缺点是由于设计及制作工艺难度的增加屏幕距离眼睛更远两个面之间很大一条缝开合角度不够大也减少了笔记本的接口数量但不影响使用者对移动便携的向往。3. 多轴式转轴随着二合一变形本大行其道多转轴应运而生。采用独特的翻转转轴设计两个平行的转轴相互作用实现了无限灵活的屏幕翻转使得笔记本也能拥有完美的平板电脑形态最大限度节省了笔记本的使用空间为触控操作影视欣赏网页浏览等提供了绝佳的畅快体验。集合了突起式与下沉式转轴的优点最大开合角度达到360度充分满足了笔记本在不同场景下应用形态的需求。4. 铰链式转轴如下图可360°翻转的联想Yoga3 Pro铰链式转轴使得联想Yoga拥有多变的使用模式该机能在四种不同的屏幕角度自如切换其中包括“笔记本、平板电脑、站立、帐篷”4种模式间进行自由切换,该表链式转轴由813个零件手工装配而成每一个金属扣之间紧密相连将屏幕与机身紧紧连接同时还能够360°翻转但工艺复杂可靠性难保证。四】、转轴结构设计1. 一字形单转轴如下图所示利用两独立件作斜锥紧密配合其扭力值与转轴直径成正比适用于笔记本电脑、掌上电脑、电子辞典等产品。更多知识干货分享