半自动组合型螺丝刀结构的设计与研究_免费论文全文下载

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【摘 要】本文针对传统螺丝刀因工作过程中体力劳动较大、工作效率较低，并容易造成手部受伤等情况，提出了一种半自动组合型螺丝刀的设计思路。采用了旋转主轴、平面涡卷弹簧及组合刀杆套筒设计，使操作者操作更加方便，提高工作效率，可以完全满足家庭需求，并适用于工程环境，有较好的应用前景。

【关键词】螺丝刀设计；半自动；组合
0 引言
螺丝刀又有区分为传统螺丝刀和棘轮螺丝刀。传统螺丝刀是由一个塑胶手把外加一个可以锁螺丝的转轴，而棘轮螺丝刀则是由一个塑胶手把外加一个棘轮机构。后者让锁紧螺丝的转轴可以顺时针或逆时针空转，借由空转的机能达到促进锁螺丝的效率，而不需逐次将动力驱动器（手）转回原来的位置。
这种用来拧转螺丝钉以迫使其就位的工具，通常有一个薄楔形头，可插入螺丝钉头的凹槽内-京津冀方言称为“改锥”、陕西河南和湖北等地称为起子。主要有一字和十字两种。常见的还有六角螺丝刀，包括内六角和外六角两种。
螺丝刀是我们日常生活和工农业生产经常会接触到和使用到的工具。为了提高螺丝刀的应用性能、增加他的坚牢度、延长其使用寿命，本设计从实用性、灵活性、牢固性、方便性、经济适用性等方面加以改进和研究。
1 半自动组合螺丝刀的设计
1.1 提出问题
在使用螺丝刀紧固螺丝时，手掌握紧螺丝刀旋转为180°后，需放松螺丝刀刀柄反方向旋转手掌，再次握紧螺丝刀刀柄方可继续紧固螺丝。掌心压紧螺丝刀刀柄顶端旋转，压力过大时，因摩擦会对掌心造成伤害，压力过小时，螺丝刀容易脱落，并且螺丝同螺丝刀头接触不紧密，易造成螺丝帽损坏，不易紧固，不易拆卸。[1]
研究并设计出合理的机械结构，达到提高工作效率降低劳动强度的目的。通过改进机械原理来降低工作和劳动强度，使操作者在拧动螺丝刀时变得更加快捷，给操作者在工作上带来方便，增加劳动趣味性，提高螺丝刀的经济适用性。
1.2 机械结构设计
经过对原有机械结构的分析与研究，设计出全新的结构如图1所示[2]。采用旋转主轴设计，当旋拧螺丝时，手掌施加一个压紧力使压缩弹簧缩短，使旋转主轴进入轴承2前部的方形凹槽，然后再施加旋转力矩拧动螺丝刀手柄，这样就能拧动螺丝。因为方形凹槽结构的设计，使螺丝刀的牢固性加强，增加工作过程中的稳定性，并延长使用寿命[3]。
1.旋转主轴 2.轴承 3.平面涡卷弹簧 4.压缩弹簧 5.手柄
图1 半自动组合螺丝刀的结构示意图
当螺丝被拧松后，此时因不再需要较大的扭力，所以可放松手掌向下的压力。随着压力的消失，主轴会在弹簧作用力下自动弹出凹槽。随后由平面涡卷弹簧的回弹力为主轴提供转力从而取代人力。其工作原理如下：
主轴转力，由平面涡卷弹簧提供。首先由操作者手动拧动加力转钮，使平面涡卷弹簧产生变形增加弹簧势能，加力直至满足主轴自由转动条件为止。当力加满后，手停止加力，握住螺丝刀手柄使之不��转动，同时保证转动主轴与螺丝钉接触。当螺丝被拧松之后，手顺势上抬，旋转主轴弹出方形凹槽，弹力卷曲钢条释放弹性变形产生的势能，带动主轴和螺丝同时旋转，这样就轻而易举的将螺丝钉从槽中取出来了。
1.3 工作原理
半自动组合型螺丝刀工作过程主要体现在“半自动”和“组合”这两个方面。
（1）“半自动”：相对于传统螺丝刀来说，新型半自动组合型螺丝刀在手柄内部加装了机械动力装置――平面涡卷弹簧。在拧松螺丝钉之前，对螺丝刀上力（使手柄内部的弹力卷曲钢板发生弹性变形产生势能），当螺丝被拧松后，再借助平面涡卷弹簧弹性变形的势能释放产生的机械扭力，带动顶端旋转主轴产生转动，将螺丝取出。相对传统改锥缩短拧动时间，同时相对于纯手动而言，工作强度和劳动强度也会相应的减轻，给操作者在工作上带来方便的同时，也大大增加了劳动趣味性，同时改锥的经济适用性也有所提高。
（2）“组合”：在手柄的底端有盛放不同尺寸和形状的旋转主轴，同时此螺丝刀的端部刀杆套筒是六边形凹槽，根据具体使用需求放上不同的旋转主轴进行相应的装卸螺丝工作。螺丝刀手柄为防静电手柄，旋转主轴采用永磁性。
2 结论
这种结构的螺丝刀采用旋转主轴、平面涡卷弹簧及组合转轴、套筒设计，使用过程中不容易变形和折断，磁性主轴既能牢牢吸住手柄，还能有效的吸附螺丝，携带使用方便，显著降低体力劳动的付出。
【参考文献】
[1]蔡绍平.按压紧固防磨螺丝刀[J].电工之友，2013.6.
[2]王冰.机械制图及测绘实训[M].北京.高等教育出版社，2014.
[3]蔡广新.机械设计基础[M].北京.化学工业出版社，2015.
[责任编辑：朱丽娜]

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