一种新型可伸缩调节螺丝刀设计

徐梓涵 刘万祥 田德智 牛新宇

摘  要：文章设计一款可伸缩调节刀头大小的螺丝刀，可以在生产与生活中为我们提供很大便利。该螺丝刀的亮点在三个方面：第一，可灵活伸缩的螺丝刀刀头，可以根据螺母大小来按压刀头实现刀头与螺母的贴合;第二，人体工程学刀柄，通过流线型外观既保证美观又贴合手掌，易于发力。整个设计的最大创新是可根据螺母大小调节刀头，具有良好的应用价值。

关键词：可伸缩刀头;人体工程学刀柄;设计

中图分类号：TB472 文献标志码：A         文章编号：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

在日常生活與生产工作中，螺丝刀的方便使用困扰了我们很久，最初的螺丝刀是固定大小和形状的类型，这就产生了在应对同为十字花或一字花的螺丝时根据螺丝的大小不同可能需要用到数把大小不同的螺丝刀。近年来市面上有很多可替换刀头的螺丝刀，但是都存在一种弊端，那就是刀头替换零件繁多，一盒螺丝刀配套有数十个刀头及一个刀柄，稍有不慎就会出现丢失刀头零件的现象，非常的不方便。在替换刀头时也十分耗费时间，导致效率有所下降，有些刀头体积过小，在更换时容易滑落丢失，造成不必要的麻烦。所以我们设计了这样一个螺丝刀，既可以方便省力的拧下螺丝，减去了更换刀头的时间从而一定程度提高了工作效率。还不会出现刀头零件丢失的现象，具有很好的利用价值。

2 目前市面上的各种螺丝刀优缺点

2.1 普通螺丝刀

优点：就是头柄造在一起的螺丝批，容易准备，只要拿出来就可以使用，因此轻便易于携带，价格便宜普遍性较好;结构简单方便制造。

缺点：螺丝有很多种不同长度和粗度，有时需要准备很多支不同的螺丝批。

2.2 组合型螺丝刀

优点：一种把螺丝批头和柄分开的螺丝批，要安装不同类型的螺丝时，只需把螺丝批头换掉就可以，不需要带备大量螺丝批，好处是可以节省空间。

缺点：却容易遗失螺丝批头。

2.3 电动螺丝刀

该电动工具装有调节和限制扭矩的机构，主要用于装配线，是大部分生产企业必备的工具之一。

优点：无刷马达、使用过程中不产生高温、碳粉、性能更优越、特别适合长时间连续使用，主要在于方便，舒适，扭力稳定度高且价格便宜;内部齿轮组件为优质合金钢直接冲压而成、使用更持久、稳定;流线型手感设计外壳、使用更舒适;最新电源设计、突破传统体积大、功耗大的缺点、使用中更显轻巧、便捷、并适用于1000v-2500v的工作环境;开关使用信号启动、使用寿命更长;正反开关设计更具人性化、更简易;专用电源线更柔软、使用过程中不易折断、同比更突出;精准的扭力值、长时间使用可保持精准度。无噪音、低杂讯、无干扰。

缺点： 电动工具在3个月到6个月要更换碳刷，另电动的耗材较多，电源线，碳刷，轴承等，日后维护成较高，故障率高，易发烫、安全性能低，受使用场地的制约，没有电力的地方无法使用。

2.4 气动螺丝刀

气动起子是用压缩空气作为动力来运行。有的装有调节和限制扭矩的装置，为全自动可调节扭力式。主要用于各种装配作业。

优点：主要在于工作速度快，安全性高，防静电，故障率低，寿命长，节能环保，金属外壳防静电性能较好。

缺点：外壳多为金属材质，手感比电动的稍差，杂音比电动的要大，扭力精度比电动的误差要大，因要接气管所以操作不灵活，气动螺丝刀需要空压机支持不方便，单只价格较高。

3 需解决关键问题

需要解决的关键问题主要有如下三个方面：

（1）实现螺丝刀通过伸缩刀头调节刀头型号大小的问题。

（2）螺丝刀刀头调节完毕之后要易于固定。

（3）使用完毕之后如何快速恢复原有形态。

本设计关键点是将各功能有效而美观的集成在一起，方便使用。

4 可伸缩调节螺丝刀结构设计

针对上面提到的需要解决的三个关键问题，分别提出的设计方案如下。

4.1 刀头大小调节设计

每个刀头内部都是中空的，并且小一号的刀头可以从大一号的刀头内部穿过去，将刀头各个型号由大到小逐层叠加，通俗来讲就像俄罗斯套娃一样，大的套小的。由此即可做到刀头的随意伸缩，在使用过程中便可以根据螺丝的大小，缩短或伸长刀头来实现刀头型号的变化。（见图1）

通过按压刀头可以实现刀头型号的变换，例如，当螺丝型号比现有刀头型号大时，我们可以把刀头置于螺丝上向下按压，这样小号的刀头便会向大号刀头内部收缩，大号刀头露出，这样便可以完美匹配螺丝。在图2与图3中，可以看到可伸缩的刀头，可以伸长和缩短以适应不同尺寸的螺丝。

4.2 关于刀头固定的设计

可伸缩调节螺丝刀的设计要保证使用的方便和固定的美观。基于这些要求见图4刀柄固定部分设计。

在螺丝刀内部有一根贯穿刀头与刀柄的金属杆与弹簧组成的组合件，在刀柄后部有一个拧金属杆上的螺母，当刀头调整到合适大小的时候，只需要拧紧螺母即可做到固定刀头的大小。

4.3 螺丝刀刀头复位设计

在螺丝刀刀柄内部，有一根弹簧套在金属杆上，当使用完毕之后，只需轻轻拧动尾部螺母，金属杆便会由于弹簧的弹性形变而将金属杆向刀头方向产生推力，通过弹簧的弹力从而达到刀头的复位效果。图5为可伸缩调节螺丝刀的内部构造与注释。

5 结论

本论文设计一款可伸缩调节刀头的便携螺丝刀，能够避免来回更换刀头的繁琐工作，消费者使用其他相似类型产品时容易发生刀头和螺丝大小不符，刀头过小更换或存放时容易掉落甚至丢失，本产品很好的避免了工具丢失的尴尬场景。简化生产中与生活不必要的麻烦，具有良好的应用前景。

参考文献：

[1]田树涛.人体工程学（第二版）[M].北京大学出版社，2018.

[2]成大先.机械设计手册 弹簧（第六版）[M].化学工业出版社，2017.