可用于3D打印的十字轴式万向联轴器结构

　　在小型桌面级传动机构、创客DIY设备、教学演示教具这类场景里，经常会遇到两轴轴线存在偏角、无法保证严格同轴的传动需求，这时候刚性联轴器完全没法适配，而常规的工业级万向联轴器要么尺寸过大，要么采购成本偏高，针对这类轻量化传动场景设计的这款十字轴式万向联轴器，刚好能填补小扭矩偏角传动的选型空白。从实际使用的角度看，这款联轴器主要用来传递两相交轴之间的旋转运动，允许被连接的两根轴在工作过程中存在一定范围的角度偏移，哪怕安装时两轴存在30度以内的轴线夹角，也能平稳传递扭矩，不会出现卡滞或者传动顿挫的问题，很适合用在小型机械臂关节、桌面传动实验台、3D打印机辅助传动结构、学生课程设计样机这类对传动精度要求不算极高，但需要适配偏角安装的场合。

　　设计这款结构的时候，首先考虑的是3D打印的工艺适配性，所有零件都做了无倒扣、无封闭空腔的处理，不管是用FDM工艺打印PLA、PETG材质，还是用光固化工艺打印树脂材质，都不需要额外添加大量支撑，打印完成后只需要简单去除毛刺就能完成装配，不需要二次机加工。结构上采用的是经典的十字滑块衍生结构，两个叉形接头分别对应主动端和从动端，中间的十字连接块通过两个垂直方向的销轴分别和两个叉形接头铰接，主动轴转动时，通过叉形接头带动十字块，再通过十字块带动从动端叉形接头转动，整个传动过程中，两个铰接方向可以独立补偿轴线的角度偏移，不会因为两轴不同心产生额外的附加载荷。从安装边界来看，两端的轴孔采用的是带顶丝孔的通孔设计，轴孔直径适配常见的6mm、

　　8mm微型传动轴，安装时只需要将传动轴插入轴孔，拧紧顶丝就能完成固定，不需要额外的法兰或者键连接，整体外形的最大回转直径控制在30mm以内，总长度不超过45mm，安装时只需要预留出直径35mm、长度50mm的安装空间即可，不会占用过多的设备内部空间，非常适合紧凑布局的小型设备。在功能特性上，这款联轴器的铰接副预留了0.1mm的装配间隙，既保证了转动时的灵活性，不会因为3D打印的尺寸误差出现装配过紧的问题，又不会因为间隙过大导致传动回程差超出小型设备的允许范围，传递的额定扭矩可以达到1N·m，完全能满足小型创客设备、教学样机的传动需求。设计过程中特意将所有的棱边都做了R0.5的圆角处理，一方面是避免3D打印时出现应力集中导致零件开裂，

　　另一方面也能避免装配时锋利的边角划伤操作人员，两个铰接销轴采用和叉形接头一体化的设计，减少了单独的零件数量，整个联轴器算上中间十字块总共只有3个零件，打印完成后只需要将十字块卡入两个叉形接头的铰接槽内就能完成装配，不需要额外的紧固件或者粘接工序，拆装非常方便，也方便后期根据使用需求更换不同材质的零件。实际使用的时候需要注意，这款联轴器适合低速、小扭矩的传动场景，最高工作转速建议不超过300rpm，如果需要更高的转速或者更大的传动扭矩，可以更换为金属材质进行机加工生产，结构本身的铰接强度完全能满足放大尺寸后的工业级小功率传动需求，在安装时不需要刻意校准两轴的同轴度，只要两轴的夹角在允许范围内，就可以直接固定安装，能大幅降低小型设备的装配调试难度，减少装配时的校准工时。