便攜式線管收縮器的結構設計

【摘要】現實生活中，電子設備的線管在使用時經常會出現纏成一團，使用麻煩而且拆線時容易將線折斷的問題。為了方便對線管的使用，提高線管的使用壽命，不造成不必要的浪費。從卷尺的設計出發，提出了一種可以對線管進行收縮的器具。其依靠扭簧，使線管達到收縮的效果。與其它現有集線裝置相比，其適用范圍廣、便于拆卸，更具有安全與實用性，在日常生活中可以發揮更大的作用。

【關鍵詞】線管收縮器；卷尺；渦旋扭簧

Abstract：In real life，the electronic equipment of line pipe when use frequently，tie up into a ball，when using the trouble and remove the problems easy to be broken line.In order to facilitate the use of line pipe，and improve the service life of line pipe，don't cause unnecessary waste.Starting from the design of tape measure，put forward a kind of line pipe can be instruments of contraction.Its depend on the torsional spring，make the pipe line to achieve the effect of shrinkage.Compared with other existing set line device，its applicability is wide and easy to remove，is more safe and practical，can play a more important role in our daily life.

Key words：Line pipe contraction；A tape measure；Vortex torsional spring

目前，電子設備普及度很高，比如耳機、鍵盤、鼠標等電子設備在日常生活中處處可見。但是它們的線管卻不能被很好地保護，比如經常發生耳機線纏在一起，導致使用時必須花費不少的精力去拆解，有時甚至會將它拉斷，其它電子設備也經常出現類似的情況，

為了解決這些問題，前人已經做出了一些設計。是黎彬設計了耳機線自動收縮器[1]；張德超設計了一種能收縮的掛機耳機[2]；鐘文雙設計了一種雙向手動收縮耳機[3]；陳暉、周細應等人設計了一種自動卷線鼠標[4]?？梢?，前人已經在此問題上取得了不小的成果。這些設計有一些共同的地方，基本上都是利用彈簧對線管進行收縮。但是，它們也存在一些局限性，這些設計基本上都是針對某一種電子設備而設計的，適用范圍比較窄，用途單一。所以這一領域仍需進一步的設計開發。

本文基于前人的研究成果，借助卷尺的設計理念，設計了一種便攜式線管收縮器，該收縮器由外殼、卷線器、漩渦扭簧三部分構成，具有制作簡單、使用方便的優點，與現有裝置相比，其最大創新之處在于該裝置易拆卸安裝，可以適用于各種電子設備，如鍵盤、耳機、鼠標等，使用范圍廣，實用性強。

1.便攜式線管收縮器的設計

1.1 便攜式線管收縮器的整體設計

線管收縮器借助了卷尺的設計理念，需要的時候可以將線管拉出來，不需要的時候可以放在容器里。不同之處在于卷尺本身可以達到收縮功能，一般線管沒有這個效果。因此扭簧和線之間應該有個傳遞力的裝置，設計出的卷線盤便可以達到這個效果。線管收縮器的基本設計思想為拉伸線時，會使得卷線盤旋轉，同時帶動著渦旋扭簧被拉緊，當不拉伸時，彈簧在自身彈性回復力作用下向著初始位置反向旋轉，這樣會帶動著卷線盤將線卷起來。

裝配時，先將扭簧凹槽與底殼的主軸固定，再將卷線盤固定在主軸上，同時保證卷盤器的銷與扭簧的凹槽無縫契合。接下來就可以將需要便攜收縮的線管卷在卷線器上，卷線時保證線管中央部分被卷線器凹槽卡緊，然后將線分別在兩側纏繞，注意不能重合。纏繞好了一后，用螺絲將上殼與底殼連接。使用時，將需要使用的電子設備的導線全部纏繞在卷線器上，合上外殼，然后你就可以根據自己的需要調整導線的長度了，使用過程中也可以隨意調整長度，這樣子就不需要但心電子設備的線管打結纏繞的問題了。當你不使用電子設備時，便攜式線管收縮器在扭簧的回復力作用下會自動收縮。

1.2 部分設計

線管收縮器由3部分構成，外殼，卷線盤及渦旋扭簧。

1.2.1 外殼的設計

如圖1所示，線管收縮器的外殼由上下兩部分構成。線管收縮器的外殼需要達到三個功能，一是容納線，二是為線的兩端設計出口，三是內部有根軸可以固定彈簧和卷線器。

為了達到以上功能，外殼設計時必須選擇充分大的空間來容納線，然后外殼兩側分別有兩個小孔，使得線可以從兩側引出。圖1中8和9分別為插銷和插孔，它利用長度優勢保證線管收縮器有一個最大的容納量，使線管足夠卷進去；同時采用四個這樣的插銷可以對線進行引導作用，保證線管的兩端可以有規律的進出。為了固定扭簧和卷線器，外殼內部設計一軸，如圖所示，此軸由8和10構成，其上端截面為圓，下端截面為正方形。如圖所示，下端設計是為了使外殼與彈簧的正方形掛鉤6契合，從而使得外側轉動時彈簧會產生回復力。上端設計是與卷線器內部凹槽有間隙契合，起到平衡卷線器的設計，同時也保證了線不會因此而打結。

1.2.2 卷線器的設計

卷線器由圖1中3、4、5構成，其功能有二，一是卷線，保證線管在裝置中不會纏繞打結；二是將線固定在卷線器里面，保證線不會與卷線器發生相對運動；二是連接扭簧，從而使得扭簧轉動會帶動卷線器轉動，從而帶動線的收縮。圖1中，3是一個梯形凹槽，如圖2所示，其第一個作用是將線管固定在集線器上，使用時將所需收縮線管的中間部分夾在凹槽里面，這樣拉動線管時線管和卷線器就不會發生相對滑動。第二個作用是保證線管在裝置中不會纏繞打結，由于凹槽為梯形凹槽，兩側的線管可以在不同高度進行卷線，這樣保證了線管不會出現打結纏繞的情況。4是與扭簧最外側凹槽吻合的鍵，其功能是將扭簧的運動情況與卷線器運動狀態同步，使得扭簧可以通過這個卷線器帶動線管的收縮。5是集線器的底部軸孔，如圖2所示，其作用是平衡卷線器，防止卷線器在卷線過程中不能保持平衡，導致線管纏在一起。但是由于在轉動過程中集線器與外殼會發生相對運動，所以5與10為有隙契合。為了更好得表達卷線器的設計，此處畫出了其三視圖：

1.2.3 渦旋扭簧的設計

渦旋扭簧是一種應用很廣泛的彈性裝置，它是由細長的彈性材料彎曲成形而成的，其兩端均設置有彎曲的用于和其他部件連接的掛鉤，這就形成了一個位于中心的掛鉤和一個位于其外側圓周的掛鉤[5]。此處渦旋扭簧在線管收縮器內的作用是給提供一個回復力的作用，使線管收縮器達到收縮的效果。為了使扭簧可以和外殼還有卷線器可以契合，此處結構設計將彈簧中心掛鉤改成正方形正方形掛鉤6，可以與外殼上的軸契合。其外側圓周的掛鉤改成圓形掛鉤7，可以和卷線器的插銷契合，兩個掛鉤可以保證扭簧可以通過其回復力保持卷線器處于平衡位置。

2.結論與討論

為了解決電子設備由于線的原因不易攜帶而且使用不方面的問題，本文設計了一種便攜式線管收縮器。它具有制作簡單、使用方便的優點，與現有裝置相比，其最大創新之處在于該裝置易拆卸安裝，可以適用于各種電子設備，如鍵盤、耳機、鼠標等，使用范圍廣，實用性強。

通過本文的設計，線管收縮器的結構設計已經基本成熟。在后續研究中，需要對不同器具進行實驗，確定彈簧的彈性系數、繞線器半徑最佳范圍及外殼大小等參數，進一步完善便攜式線管收縮器的設計，提高其適用范圍。

參考文獻

[1]是黎彬.耳機線自動收縮器：中國，203387651[P]. 2014-01-08

[2]張德超.一種能收縮的掛件耳機：中國，201766693[P]. 2011-03-16

[3]鐘文雙.一種雙向手動收縮耳機線：中國，203104739[P]. 2013-07-31

[4]李明潔.一種自動卷線鼠標：中國，201892928[P].2011 -07-06

[5]沈皓然.扭簧收縮裝置：中國，103157739[P].2013-06-19.

基金項目：2013年山西省高等學校大學生創新創業項目（2013102）。

作者簡介：焦嵐軼（1994—），男，山西晉城人，研究方向：電氣及其自動化。

通訊作者：張淑娟，教授，博士生導師。