節能型自動鉛筆創意設計

高振 胡薇 劉靜林 周子桐

北京信息科技大學

引言

隨著經濟技術的迅速發展，生態環境也隨之遭到破壞，人們逐漸意識到保護環境的重要性，環保節約也成為一種流行趨勢。而我們也注意到，現在市面上銷售的自動鉛筆使用時都會造成鉛芯的過度浪費，一根鉛的使用率很低，也就是說有很大一部分將被白白浪費。我們取一盒裝有20根鉛芯的樣本，再經過長時間的使用后，整盒鉛剩余部分總長度相當于之前5根完整的鉛芯長度。由此可見，一盒鉛芯的使用率在3/4左右，而造成這種浪費現象的根本原因在于自動鉛筆的不合理設計，所以，考慮到低碳節能問題，我們設計了這款節能型自動鉛筆。以達到提高鉛芯使用率的目的。

1 普通自動鉛筆的缺陷

市面上所看到的自動鉛筆設計多為脈動式機芯結構，主要有筆桿、尖套（筆尖）、固定護芯管（活動阻尼）、卡頭、鎖緊箍、彈簧等組成。當儲芯管受撳動壓力作用時，克服彈簧的彈性力向下移動，并使卡頭爪片張開，同時鉛芯依靠自身的重力，離開在儲芯管內的原來位置，在制動元件阻尼圈的控制下沿著護芯管壁移動一定長度。撳動壓力釋放后，彈簧恢復原位，鉛芯被鎖緊箍和卡頭自動鎖緊定位，完成一次脈動出芯過程。但同時，這種設計也有一個缺點，它的鎖緊箍距離筆尖還有很長一段，所以就會導致一整根鉛芯剛使用了一大半，就會因為留在卡頭部分的長度不夠，導致鉛芯脫離卡頭，無法固定鉛芯，從而無法繼續使用，直接導致鉛芯的浪費。

2 節能型自動鉛筆的設計思路

在反復討論和設想下，我們認為可以在筆的原有基礎上留下儲芯管和護芯管，并另設一個有彈性的“棗核”狀零件，“棗核”一端偏長，另一端相對較短。“棗核”的內置一層柔軟的橡膠可以起到保護鉛芯、降低沖擊力、防止折斷的作用，并且中間部分在未受力的情況下內部為直徑0.5mm的空心圓，除去整個零件外圍的橡膠層，中間圓及“棗核”延伸至兩端都為鏤空的。我們將零件置于筆尖上5mm處的內壁上，“棗核”狀零件長的一端通過筆殼上的小圓洞突出來，用以對其施壓，使整個零件發生彈性形變；而零件短的一端其尖端處用塑料包裹起來固定在筆殼內部，用以防止外界對長的一端施壓形變時，造成短端位置發生偏移，致使鉛芯折斷。人為對裸露在筆殼外部的一端進行擠壓，這時中間部分的圓就會產生形變由圓形變為似橢圓形狀，由于零件中間整個為鏤空，所以在此過程中，鉛芯就會失去來自零件的受力，又因重力作用使其下落，當外力消失時，整個零件恢復原有形狀，這時鉛芯也將會被再次固定，這樣我們就可以通過零件裸露在外的一端（功能似按鈕）來控制整個零件的形狀改變，以此來調整書寫時鉛的使用長度。

這樣的設計，不僅能夠改善鉛芯的浪費情況，也能糾正我們的握筆姿勢，正是因為這個“小按鈕”，我們握筆時就會將握筆點上移，這樣就會增長力臂，根據杠杠原理，書寫時就會省去更多力氣。

我們的產品特點在于提高鉛芯的使用率，減少資源浪費現象，并且整支筆的造價低廉、性能優越。在設計中，我們嘗試利用物理學中的彈性形變原理，設計了“棗核”型零件，實現了自動鉛筆芯微剩余量的最初目標。

圖1 鉛筆構造圖

圖2 “棗核”零件切面圖

圖3 消費者-價格關系

3 目前所遇的困難

制作“棗核”狀零件對材料的要求十分嚴格，在經過多次試驗后，我們始終無法找到適合的材料，所用材質無法滿足對彈性的需求。在工藝方面，也無法做出制造精良的零件，大多十分粗糙，無法正常安裝在筆管內。

4 市場前景調查分析

針對節能型自動鉛筆的市場前景，我們對天津市民展開了隨機調查，涉及市民對自動鉛筆使用頻率、數量、等問題以及他們對節能型自動鉛筆的預期價格、購買欲望及對此款產品的意見和建議。通過調查數據顯示，我們對節能型自動鉛筆可行性和未來市場需求進行了如下分析。

數據顯示，66%的市民對節能型自動鉛筆價格的接受范圍在3-4元。68%的市民表示，在節能型自動鉛筆的價格略高于普通鉛筆的情況下，仍愿意購買節能型自動鉛筆。這些數據充分說明此款節能型自動鉛筆具有很好的市場前景。

節能型自動鉛筆憑借提高鉛芯的使用率，減少資源浪費現象，性能優越的特點，獲得了市民們的大力支持，具有良好的市場前景。同時，市民普遍對價格問題十分在意，如果將這款自動鉛筆投入大規模生產，則應注意其價格的設定。在此基礎上，若能優化產品、降低成本，必將擁有良好的市場反響。我們希望制成并完善這款節能型自動鉛筆，最終在全國范圍內得到大力的推廣,宣傳節約、環保的理念。