连接结构:铰链
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背景介绍
你有没有想过,为什么有些塑料盒子的盖子可以反复开合成千上万次都不会断?这就是我们今天要学习的神奇结构—— 铰链结构 !
铰链结构就像是给塑料装上了"关节",让原本硬邦邦的材料也能像人的手臂一样弯曲。最神奇的是,这个"关节"不需要额外的零件,而是直接打印出来的!
铰链结构的工作原理
什么是铰链结构?
铰链结构是一种 薄壁连接结构 ,它通过材料的 弹性变形 来实现两个部分之间的相对运动。简单说,就是在两个硬的部分之间,用一条很薄的"桥梁"连接,这个"桥梁"可以弯曲但不会断。
铰链在生活中的应用
- 牙膏盖子的柔性连接部分
- 封口夹的柔性连接部分
- 门的开合机械铰链
- 盒子的开合铰链
铰链结构分类
1. 扁平铰链(Flat Hinge)
特点 :像一张薄纸片连接两个部分 设计要点 :
- 厚度:0.2-0.8mm(根据材料调整)
- 长度:根据需要的弯曲角度确定
- 打印方向:铰链面平行于打印平台
- 复合材料应用:铰链部分用柔性材料打印
- 应力分散设计:
- 薄片状(疲劳点集中,多使用几次就会断裂;TPU互锁结构)
- 圆圈状(分散应力;给圆圈加凹槽,通过凹槽的深度来改变圆圈的弹性)
- 弹簧状(任何一个转弯部分都不需要弯曲太大,就可以获得很大的灵活性,它的疲劳点分散在多个转弯处)
- 阵列板条(每段承受部分弯曲,提高整体寿命;单独的板条可以相互扭曲变形,通过创造这种扭转自由,就可以创造出真正灵活的东西;在任何单一地方都没有任何单一的力量,因此这种铰链能长时间不疲劳或断裂)
2. 圆柱铰链(Cylindrical Hinge)
特点 :类似传统门铰链,但是一体打印
设计要点 :
- 轴与孔的间隙:0.1-0.3mm
- 支撑设计:避免打印时粘连
- 表面光滑度:影响转动顺畅性
应用场景 :
实战设计库(持续更新)
可动关节机器人(一体打印,铰链关节)