可兼容不同造型筆的筆帽結(jié)構(gòu)

譚迪熬? 中國發(fā)明協(xié)會院士專家咨詢工作委員會首任專家，中國發(fā)明協(xié)會中小學創(chuàng)造教育分會會長，科技創(chuàng)新教育特級教師，教育部國培計劃專家?guī)鞂＜摇?/p>

一、設(shè)計背景

筆是學生每天都要用到的文具，在使用過程中，我發(fā)現(xiàn)了一個讓人頭疼的問題：筆帽經(jīng)常丟失。沒有了筆帽的保護，筆尖容易損壞，造成一定的資源浪費。

如何才能防止筆帽丟失？在這個問題的驅(qū)使下，可兼容不同造型筆的筆帽結(jié)構(gòu)誕生了。

二、設(shè)計難點

研究筆帽前，必須先了解筆帽與筆桿是如何扣合的。通過多次拆解不同造型的筆，我終于了解了筆帽扣合的基本原理。

如圖1所示，筆桿靠近筆尖部位有環(huán)形定位凸起2，同時在筆帽內(nèi)部有環(huán)形定位凸起3。環(huán)形定位凸起2的外邊緣尺寸略大于環(huán)形定位凸起3的內(nèi)邊緣尺寸，當筆桿與筆帽扣合時，環(huán)形定位凸起2通過擠壓變形，從環(huán)形定位凸起3處擠過去，此時筆尖觸碰到筆帽頂端的橡膠防護墊1。由于橡膠具有彈性，將筆桿往回頂，使環(huán)形定位凸起2與環(huán)形定位凸起3接觸并卡緊，筆帽扣合完成。

通過了解筆帽扣合的原理可知，要設(shè)計一種可兼容不同造型筆的筆帽結(jié)構(gòu)的難點主要有兩個：一是不同筆桿的規(guī)格存在差異，二是不同筆帽的環(huán)形定位凸起位置不同。

三、結(jié)構(gòu)原理

經(jīng)過多次構(gòu)思與驗證，本作品克服了以上兩個難點，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

本作品包括筆蓋、彈簧、滑片、擋圈、筆桿、環(huán)形定位凸起、彈片固定結(jié)構(gòu)、彈片結(jié)構(gòu)等。筆蓋內(nèi)部設(shè)置彈片結(jié)構(gòu)，當筆插入時，環(huán)形定位凸起擠壓彈片使其變形，當環(huán)形定位凸起經(jīng)過彈片后，彈片恢復(fù)到最初形態(tài)，起到固定筆桿的作用。

由于不同造型的筆的環(huán)形定位凸起到筆尖的距離不一樣，因此需要設(shè)計一個能讓環(huán)形定位凸起與彈片接觸的可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。

于是，我在筆蓋內(nèi)端設(shè)置一個可沿筆蓋軸向滑動的滑片，滑片的中心位置有一個便于筆尖插入和定位的小孔。滑片與筆蓋頂部之間設(shè)置一個彈簧，另一側(cè)設(shè)置擋圈，擋圈對滑片進行位置限定，使滑片可在彈簧與擋圈之間移動。

當不同造型的筆插入筆帽時，筆尖就會穿過滑片中間的孔并推動滑片向內(nèi)移動，不同程度地壓縮筆蓋頂部的彈簧。當筆桿進入到使環(huán)形定位凸起擠過彈片后即可松手，此時筆桿與筆帽完成扣合。

我設(shè)計的筆帽結(jié)構(gòu)可與大部分的筆匹配。這種結(jié)構(gòu)僅需要幾個部件即可組裝，結(jié)構(gòu)非常簡單，便于大范圍的推廣與使用。

四、原理擴展

本作品的基本原理是，筆蓋內(nèi)用于固定的結(jié)構(gòu)都是可變形的，因此能對不同造型的筆進行固定。根據(jù)這個基本原理，還可以找到其他方式實現(xiàn)筆帽兼容的效果。

比如，如圖4所示，將彈片結(jié)構(gòu)改為兩組環(huán)形橡膠結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)兩點定位。同時依靠橡膠與筆桿之間的摩擦力，使得筆帽不會輕易脫落。

五、總結(jié)

在本作品的設(shè)計和發(fā)明過程中，我得到了老師和同學們的指導(dǎo)、幫助，受到了很多啟發(fā)。

首先，一個好的發(fā)明一定是多次試驗的結(jié)果。要想做出好的作品，必須先了解它的基本原理。

其次，在實踐過程中，我發(fā)現(xiàn)本作品也并非完美無缺，一些特別細或形狀復(fù)雜的筆仍然無法被固定，這也為我今后的改進提供了方向。

最后，珍惜和保護好每一支筆，也是保護我們的大自然，為節(jié)約資源貢獻自己的力量。我會努力學習更多的理論知識，爭取發(fā)明更好的作品，真正地造福社會。（指導(dǎo)老師：董喜梅）

專家點評

看到田子涵同學的這項發(fā)明，有的人會不以為然：與筆帽相關(guān)的發(fā)明與改進已經(jīng)有很多了，還做這類項目有意思嗎？其實不然，它是一個值得深入探討、能夠體現(xiàn)學生創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新習慣養(yǎng)成的項目。

從發(fā)明的方法來看，該項目既可以說是一個簡單課題妙做的項目，又可以說是一個老題新做的項目。

大家都有過因筆帽丟失而煩惱的經(jīng)歷，而田子涵同學找到了這個創(chuàng)新點，且并不因為這個創(chuàng)新點不夠“高、大、上”而放棄。通過巧妙的構(gòu)思，作者用兩道“關(guān)卡”卡住造型不同的筆桿，封閉性好，筆墨不容易干。它的巧妙之處勝過最近獲得實用新型專利的“一種適用于多種不同直徑筆使用的筆帽”。

建議田子涵同學在文本的表述方面下功夫，進一步提升自己的書面表達能力，讓這個有利于個人創(chuàng)新習慣養(yǎng)成的項目給更多人啟迪。

（欄目編輯 田春憶）