侧面开合刀具的机械分析

2020-05-01 08:19

折叠刀的基本设计目标是易于保持闭合状态,除非用户希望或打算露出刀片,并且刀片将保持打开状态直到用户希望折叠或闭合刀为止。 另一个设计目标是刀将易于使用,这意味着它可以轻松打开。 使用折叠刀的许多任务涉及在切割时保持某种材料或将某物保持在适当位置和稳定。

在典型的折叠刀中,刀片从关闭位置(在手柄内)到打开位置以大约180°的弧度摆动或枢转。 在没有提供任何偏压或锁定到闭合位置的手段的情况下,刀可能会意外地或意外地旋转打开或至少部分打开。

老式的“直剃刀”是折叠刀状设备的另一个示例,它没有偏压或其他类似的机构可将其保持在关闭位置或就此而言保持在打开位置。 (请参见图1)大多数人会非常犹豫,除非将剃须刀也装在箱子或套筒中,否则它应该放在口袋里。

用于向关闭位置和完全打开位置均提供弹簧加载偏压的常见设计是利用条形弹簧,该条形弹簧在枢转点附近向刀片的底部施加压力或弹簧载荷。 这种设计被称为“滑刀”。 (见图2)弹簧载荷的方向是从叶片的外边缘向枢轴孔的中心。 当刀片处于完全打开位置时,弹簧的力或负载趋于将刀片保持在该完全打开位置。 折叠或合拢刀需要一定的作用力,以克服该偏压并使刀片旋转到手柄中。

当刀片处于完全关闭位置时(图2C),后弹簧的压力类似地趋于使刀片在刀柄内保持关闭状态。

在某些方面,叶片上的偏压类似于典型的自行车支架上的偏压。通过弹簧作用,支撑轴承的腿或支柱被保持在向上或缩回位置。当人们开始放下脚架时(通常是通过脚压力),克服了朝上位置的偏斜。当腿或支杆接近垂直位置时,通常会产生偏斜,倾向于将其保持在向下位置。一些设计使用偏心。其他人在制动器设计上使用了变型。

打开滑动关节刀的刀片需要一个力来克服由刀片的偏心柄脚或底端产生的凸轮作用。对于枢轴的第一个45度(大约),弹簧力会向关闭位置施加偏压力。在此45度旋转之后,弹簧载荷变为中性,并且只有摩擦阻力,直到叶片以大约135°的弧度旋转。在这一点上,朝向完全打开位置的偏压通常能够将刀片移动到完全打开位置。

滑动接头设计已经使用了一个多世纪,其优点是既可以提供闭合力,也可以提供完全打开位置的力。简而言之,它是一种经过时间考验的简单设计,在将刀片保持在完全打开或完全关闭的位置方面相当有效。

(图3)显示了一种通常称为锁回的刀。该设计利用相同类型的杆弹簧来提供朝向打开的偏向和朝向关闭的偏向。在这方面,它类似于滑动接头设计。它确实具有旨在通过向全开位置提供可靠锁定机制来增强用户安全的设计功能。锁止设计利用刀片底部的凹口或榫眼,当刀片枢转至完全打开位置时,后部弹簧的榫或突起锁定在其中。刀的关闭要求使用者按下弹簧并释放锁。

在完全打开的刀片后面横向移动的弹簧衬套也已被用来实现对打开位置的强制锁定。这种特殊的设计经常出现在普通的“电工刀”上,该设计用于将带尖头的“刀片”的螺丝刀锁定在打开位置。如果没有这样的锁,在试图转动或驱动螺钉的同时推动手柄将使工具折叠。

在1970年代,一个名叫Michael Walker的制刀师和设计师发明了一种设计,该设计取消了后弹簧,并使用弹簧加载的衬套在刀片处于完全打开位置时既提供了闭合力,又提供了可靠的锁定。这是通过添加一个滚珠制动装置完成的。当刀片处于完全关闭位置时,刀片中的tent子或凹口被部分嵌入或固定在衬套中的球啮合。衬套的侧向弹簧载荷将球推入棘爪提供了一种将刀片保持在完全关闭位置的方式。

球形扳手通常与套筒扳手一起使用,其中弹簧加载的球安装在驱动配件上。它用于将插槽“锁定”在驱动机构上。为了更换插座,用户必须通过将插座从驱动器柱上拔下来克服球形制动器的锁定机构。

打开衬垫锁设计刀的刀片需要足够的力,以克服将球推入棘爪的弹簧载荷。通常,仅需旋转几度即可克服偏压。在这方面,衬套锁通常比滑动接头设计更易于操作。

折叠刀技术的另一个重大发展归功于制刀匠克里斯·里夫(Chris Reeve),他开发了一种设计,该设计使用手柄或框架代替衬板。里夫将其命名为整体锁。这种设计有时也称为框架锁。球形制动机构结合在手柄的一部分中,手柄的一部分装有弹簧,以与衬套锁相同的方式移动。球形制动机构在整体锁设计中也更容易观察到,尽管其工作原理与衬套锁相同。图4显示了Chris Reeve整体锁设计。

还有其他方法可以使偏向于封闭。还有其他创建定位机制的方法。例如,大多数人都熟悉汽车门上的定位功能。典型地,使用辊式制动器机构来产生将门保持在打开位置的制动器。轴锁(Benchmaden Knife Company的商标)使用滚子棘爪设计的变体来产生偏向闭合的倾向。

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