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。
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