山紅偉

【摘 要】本文針對傳統(tǒng)螺絲刀因工作過程中體力勞動較大、工作效率較低，并容易造成手部受傷等情況，提出了一種半自動組合型螺絲刀的設(shè)計思路。采用了旋轉(zhuǎn)主軸、平面渦卷彈簧及組合刀桿套筒設(shè)計，使操作者操作更加方便，提高工作效率，可以完全滿足家庭需求，并適用于工程環(huán)境，有較好的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】螺絲刀設(shè)計；半自動；組合

0 引言

螺絲刀又有區(qū)分為傳統(tǒng)螺絲刀和棘輪螺絲刀。傳統(tǒng)螺絲刀是由一個塑膠手把外加一個可以鎖螺絲的轉(zhuǎn)軸，而棘輪螺絲刀則是由一個塑膠手把外加一個棘輪機(jī)構(gòu)。后者讓鎖緊螺絲的轉(zhuǎn)軸可以順時針或逆時針空轉(zhuǎn)，借由空轉(zhuǎn)的機(jī)能達(dá)到促進(jìn)鎖螺絲的效率，而不需逐次將動力驅(qū)動器（手）轉(zhuǎn)回原來的位置。

這種用來擰轉(zhuǎn)螺絲釘以迫使其就位的工具，通常有一個薄楔形頭，可插入螺絲釘頭的凹槽內(nèi)-京津冀方言稱為“改錐”、陜西河南和湖北等地稱為起子。主要有一字和十字兩種。常見的還有六角螺絲刀，包括內(nèi)六角和外六角兩種。

螺絲刀是我們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常會接觸到和使用到的工具。為了提高螺絲刀的應(yīng)用性能、增加他的堅(jiān)牢度、延長其使用壽命，本設(shè)計從實(shí)用性、靈活性、牢固性、方便性、經(jīng)濟(jì)適用性等方面加以改進(jìn)和研究。

1 半自動組合螺絲刀的設(shè)計

1.1 提出問題

在使用螺絲刀緊固螺絲時，手掌握緊螺絲刀旋轉(zhuǎn)為180°后，需放松螺絲刀刀柄反方向旋轉(zhuǎn)手掌，再次握緊螺絲刀刀柄方可繼續(xù)緊固螺絲。掌心壓緊螺絲刀刀柄頂端旋轉(zhuǎn)，壓力過大時，因摩擦?xí)φ菩脑斐蓚Γ瑝毫^小時，螺絲刀容易脫落，并且螺絲同螺絲刀頭接觸不緊密，易造成螺絲帽損壞，不易緊固，不易拆卸。[1]

研究并設(shè)計出合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)，達(dá)到提高工作效率降低勞動強(qiáng)度的目的。通過改進(jìn)機(jī)械原理來降低工作和勞動強(qiáng)度，使操作者在擰動螺絲刀時變得更加快捷，給操作者在工作上帶來方便，增加勞動趣味性，提高螺絲刀的經(jīng)濟(jì)適用性。

1.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

經(jīng)過對原有機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析與研究，設(shè)計出全新的結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。采用旋轉(zhuǎn)主軸設(shè)計，當(dāng)旋擰螺絲時，手掌施加一個壓緊力使壓縮彈簧縮短，使旋轉(zhuǎn)主軸進(jìn)入軸承2前部的方形凹槽，然后再施加旋轉(zhuǎn)力矩擰動螺絲刀手柄，這樣就能擰動螺絲。因?yàn)榉叫伟疾劢Y(jié)構(gòu)的設(shè)計，使螺絲刀的牢固性加強(qiáng)，增加工作過程中的穩(wěn)定性，并延長使用壽命[3]。

1.旋轉(zhuǎn)主軸 2.軸承 3.平面渦卷彈簧 4.壓縮彈簧 5.手柄

圖1 半自動組合螺絲刀的結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)螺絲被擰松后，此時因不再需要較大的扭力，所以可放松手掌向下的壓力。隨著壓力的消失，主軸會在彈簧作用力下自動彈出凹槽。隨后由平面渦卷彈簧的回彈力為主軸提供轉(zhuǎn)力從而取代人力。其工作原理如下：

主軸轉(zhuǎn)力，由平面渦卷彈簧提供。首先由操作者手動擰動加力轉(zhuǎn)鈕，使平面渦卷彈簧產(chǎn)生變形增加彈簧勢能，加力直至滿足主軸自由轉(zhuǎn)動條件為止。當(dāng)力加滿后，手停止加力，握住螺絲刀手柄使之不會轉(zhuǎn)動，同時保證轉(zhuǎn)動主軸與螺絲釘接觸。當(dāng)螺絲被擰松之后，手順勢上抬，旋轉(zhuǎn)主軸彈出方形凹槽，彈力卷曲鋼條釋放彈性變形產(chǎn)生的勢能，帶動主軸和螺絲同時旋轉(zhuǎn)，這樣就輕而易舉的將螺絲釘從槽中取出來了。

1.3 工作原理

半自動組合型螺絲刀工作過程主要體現(xiàn)在“半自動”和“組合”這兩個方面。

（1）“半自動”：相對于傳統(tǒng)螺絲刀來說，新型半自動組合型螺絲刀在手柄內(nèi)部加裝了機(jī)械動力裝置——平面渦卷彈簧。在擰松螺絲釘之前，對螺絲刀上力（使手柄內(nèi)部的彈力卷曲鋼板發(fā)生彈性變形產(chǎn)生勢能），當(dāng)螺絲被擰松后，再借助平面渦卷彈簧彈性變形的勢能釋放產(chǎn)生的機(jī)械扭力，帶動頂端旋轉(zhuǎn)主軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，將螺絲取出。相對傳統(tǒng)改錐縮短擰動時間，同時相對于純手動而言，工作強(qiáng)度和勞動強(qiáng)度也會相應(yīng)的減輕，給操作者在工作上帶來方便的同時，也大大增加了勞動趣味性，同時改錐的經(jīng)濟(jì)適用性也有所提高。

（2）“組合”：在手柄的底端有盛放不同尺寸和形狀的旋轉(zhuǎn)主軸，同時此螺絲刀的端部刀桿套筒是六邊形凹槽，根據(jù)具體使用需求放上不同的旋轉(zhuǎn)主軸進(jìn)行相應(yīng)的裝卸螺絲工作。螺絲刀手柄為防靜電手柄，旋轉(zhuǎn)主軸采用永磁性。

2 結(jié)論

這種結(jié)構(gòu)的螺絲刀采用旋轉(zhuǎn)主軸、平面渦卷彈簧及組合轉(zhuǎn)軸、套筒設(shè)計，使用過程中不容易變形和折斷，磁性主軸既能牢牢吸住手柄，還能有效的吸附螺絲，攜帶使用方便，顯著降低體力勞動的付出。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蔡紹平.按壓緊固防磨螺絲刀[J].電工之友，2013.6.

[2]王冰.機(jī)械制圖及測繪實(shí)訓(xùn)[M].北京.高等教育出版社，2014.

[3]蔡廣新.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2015.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]