一種新型可伸縮調節螺絲刀設計

徐梓涵 劉萬祥 田德智 牛新宇

摘 ?要：文章設計一款可伸縮調節刀頭大小的螺絲刀，可以在生產與生活中為我們提供很大便利。該螺絲刀的亮點在三個方面：第一，可靈活伸縮的螺絲刀刀頭，可以根據螺母大小來按壓刀頭實現刀頭與螺母的貼合;第二，人體工程學刀柄，通過流線型外觀既保證美觀又貼合手掌，易于發力。整個設計的最大創新是可根據螺母大小調節刀頭，具有良好的應用價值。

關鍵詞：可伸縮刀頭;人體工程學刀柄;設計

中圖分類號：TB472 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）24-0039-02

Abstract： This paper designs a screwdriver which can adjust the size of the head of the screwdriver. It can provide us great convenience in production and life. The highlights of the screwdriver are in three aspects： first， the flexible and retractable screwdriver head can be pressed according to the size of the nut， so as to realize the fitting between the head and the nut; second， the ergonomic tool handle can ensure the beauty and fit the palm through the streamlined appearance， which is easy to exert force. The biggest innovation of the whole design is that the cutter head can be adjusted according to the size of the nut， which has good application value.

Keywords： retractable screwdriver head; ergonomic tool handle; design

1 概述

在日常生活與生產工作中，螺絲刀的方便使用困擾了我們很久，最初的螺絲刀是固定大小和形狀的類型，這就產生了在應對同為十字花或一字花的螺絲時根據螺絲的大小不同可能需要用到數把大小不同的螺絲刀。近年來市面上有很多可替換刀頭的螺絲刀，但是都存在一種弊端，那就是刀頭替換零件繁多，一盒螺絲刀配套有數十個刀頭及一個刀柄，稍有不慎就會出現丟失刀頭零件的現象，非常的不方便。在替換刀頭時也十分耗費時間，導致效率有所下降，有些刀頭體積過小，在更換時容易滑落丟失，造成不必要的麻煩。所以我們設計了這樣一個螺絲刀，既可以方便省力的擰下螺絲，減去了更換刀頭的時間從而一定程度提高了工作效率。還不會出現刀頭零件丟失的現象，具有很好的利用價值。

2 目前市面上的各種螺絲刀優缺點

2.1 普通螺絲刀

優點：就是頭柄造在一起的螺絲批，容易準備，只要拿出來就可以使用，因此輕便易于攜帶，價格便宜普遍性較好;結構簡單方便制造。

缺點：螺絲有很多種不同長度和粗度，有時需要準備很多支不同的螺絲批。

2.2 組合型螺絲刀

優點：一種把螺絲批頭和柄分開的螺絲批，要安裝不同類型的螺絲時，只需把螺絲批頭換掉就可以，不需要帶備大量螺絲批，好處是可以節省空間。

缺點：卻容易遺失螺絲批頭。

2.3 電動螺絲刀

該電動工具裝有調節和限制扭矩的機構，主要用于裝配線，是大部分生產企業必備的工具之一。

優點：無刷馬達、使用過程中不產生高溫、碳粉、性能更優越、特別適合長時間連續使用，主要在于方便，舒適，扭力穩定度高且價格便宜;內部齒輪組件為優質合金鋼直接沖壓而成、使用更持久、穩定;流線型手感設計外殼、使用更舒適;最新電源設計、突破傳統體積大、功耗大的缺點、使用中更顯輕巧、便捷、并適用于1000v-2500v的工作環境;開關使用信號啟動、使用壽命更長;正反開關設計更具人性化、更簡易;專用電源線更柔軟、使用過程中不易折斷、同比更突出;精準的扭力值、長時間使用可保持精準度。無噪音、低雜訊、無干擾。

缺點： 電動工具在3個月到6個月要更換碳刷，另電動的耗材較多，電源線，碳刷，軸承等，日后維護成較高，故障率高，易發燙、安全性能低，受使用場地的制約，沒有電力的地方無法使用。

2.4 氣動螺絲刀

氣動起子是用壓縮空氣作為動力來運行。有的裝有調節和限制扭矩的裝置，為全自動可調節扭力式。主要用于各種裝配作業。

優點：主要在于工作速度快，安全性高，防靜電，故障率低，壽命長，節能環保，金屬外殼防靜電性能較好。

缺點：外殼多為金屬材質，手感比電動的稍差，雜音比電動的要大，扭力精度比電動的誤差要大，因要接氣管所以操作不靈活，氣動螺絲刀需要空壓機支持不方便，單只價格較高。

3 需解決關鍵問題

需要解決的關鍵問題主要有如下三個方面：

（1）實現螺絲刀通過伸縮刀頭調節刀頭型號大小的問題。

（2）螺絲刀刀頭調節完畢之后要易于固定。

（3）使用完畢之后如何快速恢復原有形態。

本設計關鍵點是將各功能有效而美觀的集成在一起，方便使用。

4 可伸縮調節螺絲刀結構設計

針對上面提到的需要解決的三個關鍵問題，分別提出的設計方案如下。

4.1 刀頭大小調節設計

每個刀頭內部都是中空的，并且小一號的刀頭可以從大一號的刀頭內部穿過去，將刀頭各個型號由大到小逐層疊加，通俗來講就像俄羅斯套娃一樣，大的套小的。由此即可做到刀頭的隨意伸縮，在使用過程中便可以根據螺絲的大小，縮短或伸長刀頭來實現刀頭型號的變化。（見圖1）

通過按壓刀頭可以實現刀頭型號的變換，例如，當螺絲型號比現有刀頭型號大時，我們可以把刀頭置于螺絲上向下按壓，這樣小號的刀頭便會向大號刀頭內部收縮，大號刀頭露出，這樣便可以完美匹配螺絲。在圖2與圖3中，可以看到可伸縮的刀頭，可以伸長和縮短以適應不同尺寸的螺絲。

4.2 關于刀頭固定的設計

可伸縮調節螺絲刀的設計要保證使用的方便和固定的美觀。基于這些要求見圖4刀柄固定部分設計。

在螺絲刀內部有一根貫穿刀頭與刀柄的金屬桿與彈簧組成的組合件，在刀柄后部有一個擰金屬桿上的螺母，當刀頭調整到合適大小的時候，只需要擰緊螺母即可做到固定刀頭的大小。

4.3 螺絲刀刀頭復位設計

在螺絲刀刀柄內部，有一根彈簧套在金屬桿上，當使用完畢之后，只需輕輕擰動尾部螺母，金屬桿便會由于彈簧的彈性形變而將金屬桿向刀頭方向產生推力，通過彈簧的彈力從而達到刀頭的復位效果。圖5為可伸縮調節螺絲刀的內部構造與注釋。

5 結論

本論文設計一款可伸縮調節刀頭的便攜螺絲刀，能夠避免來回更換刀頭的繁瑣工作，消費者使用其他相似類型產品時容易發生刀頭和螺絲大小不符，刀頭過小更換或存放時容易掉落甚至丟失，本產品很好的避免了工具丟失的尷尬場景。簡化生產中與生活不必要的麻煩，具有良好的應用前景。

參考文獻：

[1]田樹濤.人體工程學（第二版）[M].北京大學出版社，2018.

[2]成大先.機械設計手冊 彈簧（第六版）[M].化學工業出版社，2017.