電動(dòng)螺絲刀的設(shè)計(jì)研究

摘 要：設(shè)計(jì)電動(dòng)螺絲刀的傳動(dòng)系統(tǒng)，闡述電動(dòng)螺絲刀的組成和工作原理。該電動(dòng)螺絲刀設(shè)計(jì)精巧，有擰緊保護(hù)機(jī)構(gòu)，扭矩調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擰緊和松開螺絲，提高了手動(dòng)擰螺絲的效率。

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)螺絲刀；行星輪系；扭矩調(diào)節(jié)；傳動(dòng)系統(tǒng)

中圖分類號：TH139 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

本文所設(shè)計(jì)的便捷式電動(dòng)螺絲刀具有以下特點(diǎn)：

（1）通過獨(dú)特的擰緊保護(hù)機(jī)構(gòu)，防止螺絲擰到位后繼續(xù)施力，保護(hù)了螺絲和螺絲刀頭。

（2）采用微型馬達(dá)，使用過程中不會(huì)產(chǎn)生高溫、碳粉、性能更優(yōu)越，特別適合長時(shí)間連續(xù)使用。

（3）內(nèi)部齒輪組件為優(yōu)質(zhì)合金鋼直接沖壓而成，使用更持久、穩(wěn)定。

（4）外殼采用流線型設(shè)計(jì)，手感好，使用更舒適。

（5）正反開關(guān)設(shè)計(jì)更具人性化、更簡易。

（6）柔軟的專用電源線，使用過程中不易折斷。

（7）無噪音、無干擾、低雜訊。

1 電動(dòng)螺絲刀的組成結(jié)構(gòu)

1.1 行星輪系

（1）行星輪系的組成

圖1 行星輪組成

Fig.1 The planetary gear

行星輪系主要由行星輪g、行星架H及中心輪k組成。行星輪的個(gè)數(shù)一般為2～6個(gè)。在計(jì)算傳動(dòng)比時(shí)，僅考慮1個(gè)行星輪的轉(zhuǎn)速即可，其余的行星輪為虛約束在計(jì)算時(shí)不用考慮。它們均勻地分布在中心輪的四周，載荷由幾個(gè)行星輪共同來承擔(dān)，以減小齒輪尺寸；同時(shí)又可使行星輪[1]公轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心和各嚙合處的徑向分力得以平衡，以減小作用在主軸上的力，使運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。行星輪由行星架支承，并在行星架上做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

（2）行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

①齒輪傳動(dòng)比

②齒輪轉(zhuǎn)速

由計(jì)算可知，行星輪具有減低轉(zhuǎn)速的作用。

圖2 傳動(dòng)簡圖

Fig.2 Transmission diagram

1.2 扭矩調(diào)節(jié)器

電動(dòng)螺絲刀的扭矩調(diào)節(jié)器由扭矩調(diào)節(jié)內(nèi)套、扭矩調(diào)節(jié)外套 、彈簧套、彈簧、壓套，大小鋼球組成。扭矩調(diào)節(jié)內(nèi)套和扭矩調(diào)節(jié)外套[2]之間靠螺紋相連接，使得內(nèi)套在外套里左右移動(dòng)，壓縮彈簧，頂住壓套，以調(diào)節(jié)小鋼球跳脫凹槽的力矩大小。彈簧套用來壓住凹槽內(nèi)的大鋼球，使扭矩調(diào)節(jié)內(nèi)套定位，而不竄動(dòng)。

2電動(dòng)螺絲刀的工作原理

⑴ 擰緊/松開原理

電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪，通過行星齒輪系，傳遞至齒輪軸，使彈簧卡頭體帶動(dòng)鉆頭（螺絲刀）旋轉(zhuǎn)，撥動(dòng)正反轉(zhuǎn)切換開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)正/反轉(zhuǎn)（擰緊/松開）的轉(zhuǎn)換。以上是正常擰緊松開工作的狀態(tài)，此時(shí)內(nèi)齒輪不旋轉(zhuǎn)。

⑵ 過載保護(hù)（扭矩調(diào)節(jié)）原理

正常擰緊松開情況下，通過彈簧，使壓套壓緊在外殼上，從而使鋼球?qū)?nèi)齒輪定位，這樣將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至回轉(zhuǎn)軸.當(dāng)螺絲已經(jīng)擰緊時(shí)，齒輪軸將停止轉(zhuǎn)動(dòng)，通過對齒輪系的分析，可以看出，在電機(jī)不停的情況下，內(nèi)齒輪將轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)上的斜槽將鋼球及套克服彈簧力向左頂出，即實(shí)現(xiàn)電機(jī)不停而螺絲刀停轉(zhuǎn)，也就是過載保護(hù)，保護(hù)力的大小可以通過扭矩調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

⑶ 彈簧卡頭原理

當(dāng)將彈簧卡頭套克服彈簧力向右推，然后將螺絲刀頭插入彈簧卡頭體時(shí)，鋼球向外徑向移動(dòng)，可以將螺絲刀頭插入卡頭體， 鋼球落入螺絲刀頭的凹槽內(nèi)，以防止螺絲刀頭軸向竄動(dòng)。彈簧卡頭體左端的扁尾用來阻止螺絲刀頭的軸向回轉(zhuǎn)。取下鉆頭過程與上述安裝過程相同。

3電動(dòng)螺絲刀的傳動(dòng)系統(tǒng)

如圖5所示，電機(jī)帶動(dòng)齒輪32（Z=15）轉(zhuǎn)動(dòng)3周，即轉(zhuǎn)過45個(gè)齒，齒輪32帶動(dòng)行星輪8，使齒輪安裝板9轉(zhuǎn)過1周，從而帶動(dòng)與它相鉚接的齒輪10轉(zhuǎn)1周，使與其相嚙合的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)軸即跟著轉(zhuǎn)了1/3周，由彈簧卡頭夾著鉆頭鉆1/3周，完成了傳動(dòng)過程。

結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的電動(dòng)螺絲刀工作安全、體積小、重量輕，造型美觀、操作簡單、效率高，采用優(yōu)秀電機(jī)、質(zhì)量可靠。有專用的低壓直流配套電源。大大提高了手動(dòng)擰螺絲的效率。

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