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【機械設計】工程師的奇思妙想——簡單卻巧妙的機械結構

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01

SD卡的“PUSH-PUSH”結構

我們日常生活中常用的手機儲存卡卡槽機構,機構簡單但是相當經典,該機構是對彈簧及“迷宮槽”的經典應用:

它裡面是一個滑槽,在滑槽的上部有一個分離塊,當卡片進入是帶動那個塑膠件下移的時候,原來位於槽內的兩頭帶鉤的鋼絲開始向上移動,在到達頂部的時候因為分離塊的緣故,鋼絲變斜了,等過了那個位置,鋼絲因為彈性的原因往中間移動,正好移到了這個分離塊上部的小凹角內,這樣就忘成了按壓的第一步;當再次被按下的時候,鋼絲又被移向了另一側,這一側可以保證鋼絲順利回到底部,這樣就完成了另一個按壓退出的動作。

【機械設計】工程師的奇思妙想——簡單卻巧妙的機械結構

該機構是對彈簧及“迷宮槽”的經典應用,做的很巧:

每個轉彎處都設計有臺階,以至於拉桿只能沿著特定的軌跡運動而不能逆行。這種PUSH-PUSH結構的原理和圓珠筆差不多:

【機械設計】工程師的奇思妙想——簡單卻巧妙的機械結構

【機械設計】工程師的奇思妙想——簡單卻巧妙的機械結構

如上圖所示,這種機構由三個零件組成,分別為黑色的頂杆,黃色的轉盤,藍色的滑槽,紅色為滑槽的區域性截圖,還有輔助的彈簧沒有示意出來,只需要瞭解轉盤一直有一個向上的力壓緊它。當給頂杆施加壓力時,頂杆沿滑槽運動壓迫轉盤向下運動,當轉盤與滑槽的齧合處脫離時,頂杆頭部的幾道尖尖的特徵部分在與轉盤的斜面接觸處產生的徑向力強迫轉盤旋轉,使轉盤與滑槽再次齧合。當再次按壓頂杆時,重複以上動作。轉盤與滑槽的齧合有兩種狀態,一種齧合後轉盤嵌入滑槽如圖8所示,一種如圖4所示,兩種狀態交替分佈,依次表現為筆芯的縮回和伸出。

02 老式腳踏車鈴鐺

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老式腳踏車鈴鐺足以稱之為鈴鐺界的驕傲,把鈴鐺杆壓下時,鈴鐺杆會利用齒輪的旋轉來帶動砝碼,將砝碼向外丟擲。圖中未顯示的是最上面的鈴鐺蓋兒,有了這一部分,我們才能組裝好完整的鈴鐺。當它被安置在上面時,旋轉的砝碼撞擊鈴鐺蓋兒,就能發出悅耳的鈴聲啦。(我們推薦你關注“機械工程師”公眾號,第一時間掌握乾貨知識、行業資訊)

【機械設計】工程師的奇思妙想——簡單卻巧妙的機械結構

▲腳踏車鈴鐺結構簡圖

腳踏車鈴鐺是由三個軸平行的外齧合直齒圓柱齒輪和一個簡單的搖桿機構組成的。當搖桿機構擺動時,帶動齒輪間轉動,撞擊鈴鐺從而發出聲音。

03 機械鍵盤

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機械鍵盤是一種升級進化復興的鍵盤,它區別於普及型薄膜鍵盤,機械鍵盤內部是一塊完整電路板,有的加裝鋼板,其上焊接按鍵開關(軸體)。拔掉鍵帽可見每一顆按鍵都有一個單獨的Switch(也就是開關)來控制閉合,這個開關也被稱為“軸”,軸體是根骨,鍵帽是血肉。

【機械設計】工程師的奇思妙想——簡單卻巧妙的機械結構

目前市面上銷售的機械鍵盤絕大多數使用確勵公司的MX軸,該系列軸體常見的有茶軸、青軸、黑軸以及紅軸四種,並有白軸、灰軸、綠軸等稀有或停產軸體。

茶軸

:比起青軸,段落感要弱很多,而對比黑軸,又不是直上直下的感覺,2mm即可觸發。有人將其比喻為Cherry的秋天,結合了青軸與黑軸的特點,很容易被大眾所接受,茶軸的顏色與秋天的收穫的色彩更為接近。(我們推薦你關注“機械工程師”公眾號,第一時間掌握乾貨知識、行業資訊)

黑軸

:段落感最不明顯,聲音最小,與青軸形成鮮明對比,直上直下,下壓1。5mm即可觸發。有人將其比喻為Cherry的夏天,無論你想得到急速或舒緩的輸入,黑軸都能自如應對,打字遊戲都適合,但是由於觸發鍵程短,壓力克數較大,所以在遊戲中有上佳的表現。黑軸機械鍵盤單個軸使用壽命長達5000萬次(其他為2000萬次)。

紅軸

:與黑軸相似。但壓力克數比黑軸小,起35,終60(黑軸起點為40)。是08年出的新軸。手感比較輕盈。敲擊時沒有段落感,直上直下,觸發鍵程也同為2。0mm,敲擊時更加輕鬆,能很好兼顧遊戲和打字的使用需求。目前只有Cherry原廠的黑白兩色產品。

青軸

:段落感最強、Click聲音最大,機械感最強,是機械鍵盤的代表軸,需下壓2。4mm才可觸發,打位元組奏感十足,但是聲音較大,比較吵 , 壓力克數為60g。有人將其比喻為Cherry的春天,爽快清脆的段落感如春天般舒暢。

白軸

:段落感比茶軸強,由於壓力克數較大,所以按起來比較費力,需2。2mm可觸發,如果指力較小,很容易疲勞。有人將其比喻為Cherry的冬天,不僅因為它是白色的軸,由於壓力克數比黑軸大,所以有一種陷入雪中的段落感,難以描述。(我們推薦你關注“機械工程師”公眾號,第一時間掌握乾貨知識、行業資訊)

機械鍵盤優點

機械鍵盤最重要是軸,機械鍵盤比普通薄膜鍵盤壽命長,好的機械鍵盤壽命10多年甚至20多年

機械鍵盤使用時間長久之後,按鍵手感變化很小,而薄膜則無法達到

機械鍵盤不同的軸的按鍵手感都不相同,薄膜則觸感單一

機械鍵盤可以做到6鍵以上無衝,部分機械鍵盤可以全鍵無衝突,而6鍵以上無衝突的薄膜鍵盤較少

可以自己更換鍵帽,方便個性DIY

機械鍵盤缺點

售價偏高,因為成本較高,市場上大部分都在400-800元,更有上千元的也不足為奇

雖然鍵盤有很長壽命,但是防水能力差,使用時需要多加小心

04 剝線鉗

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▲電線剝線鉗

電線剝線鉗把過程變得非常容易。緊握鉗子手柄時,鉗子左邊的加緊機構加緊電線,右邊的剪下機構淺淺的劃過塑膠外皮,但不會碰到裡面的金屬。手柄再握緊點,左邊就會把仍有絕緣層的電線向左拉,右邊則會把斷掉的“遮蓋物”拔下來。

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▲光纖剝線鉗(剝皮操作)

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▲光纖剝線鉗(頭部安裝保護套)

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▲光纖剝線鉗(保護套區分不同顏色)

05 噴霧瓶

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大家可不要把這東西認作噴水槍,不過相比之下,噴霧瓶的機械原理亦是單向閥門的傑出應用之一。我們鬆開扳機的時候,空氣進入瓶子,推動水流沿著深入瓶底的吸管上行,並進入一個發射膛。我們扣動扳機的時候,發射膛的水就會激射而出。

06 變速器

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變速器是用來改變來自發動機的轉速和轉矩的機構,它能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比,又稱變速箱。它分為手動、自動兩種,手動變速箱主要由齒輪和軸組成,透過不同的齒輪組合產生變速變矩;而自動變速箱AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統組成,透過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩。(我們推薦你關注“機械工程師”公眾號,第一時間掌握乾貨知識、行業資訊)

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手動變速箱稱手動變速器(簡稱MT)又稱機械式變速器,即必須用手撥動變速桿(俗稱“擋把”)才能改變變速器內的齒輪齧合位置,改變傳動比,從而達到變速的目的。

【機械設計】工程師的奇思妙想——簡單卻巧妙的機械結構

它結構簡單,效能可靠,製造和維護成本低廉,且傳動效率高(理論上會更省油),另外,由於是純機械控制,換擋反應快,且可以更直接的表現駕駛者的意願,因此也更富駕駛樂趣,這些都是手動變速箱的優點。不過相比自動變速箱,它操作繁瑣,而且在擋位切換時頓挫明顯的劣勢也是無法彌補的。

變速器的功能

改變傳動比;

在發動機旋轉方向不變情況下,使汽車能倒退行駛;

利用空擋,中斷動力傳遞,以使發動機能夠起動、怠速,並便於變速器換檔或進行動力輸送。