側面開合刀具的機械分析

摺疊刀的基本設計目標是易於保持閉合狀態,除非用戶希望或打算露出刀片,並且刀片將保持打開狀態直到用戶希望摺疊或閉合刀為止。 另一個設計目標是刀將易於使用,這意味著它可以輕鬆打開。 使用摺疊刀的許多任務涉及在切割時保持某種材料或將某物保持在適當位置和穩定。

在典型的摺疊刀中,刀片從關閉位置(在手柄內)到打開位置以大約180°的弧度擺動或樞轉。 在沒有提供任何偏壓或鎖定到閉合位置的手段的情況下,刀可能會意外地或意外地旋轉打開或至少部分打開。

側面開合刀具的機械分析

老式的“直剃刀”是摺疊刀狀設備的另一個示例,它沒有偏壓或其他類似的機構可將其保持在關閉位置或就此而言保持在打開位置。 (請參見圖1)大多數人會非常猶豫,除非將剃鬚刀也裝在箱子或套筒中,否則它應該放在口袋裡。

用於向關閉位置和完全打開位置均提供彈簧加載偏壓的常見設計是利用條形彈簧,該條形彈簧在樞轉點附近向刀片的底部施加壓力或彈簧載荷。 這種設計被稱為“滑刀”。 (見圖2)彈簧載荷的方向是從葉片的外邊緣向樞軸孔的中心。 當刀片處於完全打開位置時,彈簧的力或負載趨於將刀片保持在該完全打開位置。 摺疊或合攏刀需要一定的作用力,以克服該偏壓並使刀片旋轉到手柄中。


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當刀片處於完全關閉位置時(圖2C),後彈簧的壓力類似地趨於使刀片在刀柄內保持關閉狀態。

在某些方面,葉片上的偏壓類似於典型的自行車支架上的偏壓。通過彈簧作用,支撐軸承的腿或支柱被保持在向上或縮回位置。當人們開始放下腳架時(通常是通過腳壓力),克服了朝上位置的偏斜。當腿或支桿接近垂直位置時,通常會產生偏斜,傾向於將其保持在向下位置。一些設計使用偏心。其他人在制動器設計上使用了變型。

打開滑動關節刀的刀片需要一個力來克服由刀片的偏心柄腳或底端產生的凸輪作用。對於樞軸的第一個45度(大約),彈簧力會向關閉位置施加偏壓力。在此45度旋轉之後,彈簧載荷變為中性,並且只有摩擦阻力,直到葉片以大約135°的弧度旋轉。在這一點上,朝向完全打開位置的偏壓通常能夠將刀片移動到完全打開位置。

滑動接頭設計已經使用了一個多世紀,其優點是既可以提供閉合力,也可以提供完全打開位置的力。簡而言之,它是一種經過時間考驗的簡單設計,在將刀片保持在完全打開或完全關閉的位置方面相當有效。


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(圖3)顯示了一種通常稱為鎖回的刀。該設計利用相同類型的杆彈簧來提供朝向打開的偏向和朝向關閉的偏向。在這方面,它類似於滑動接頭設計。它確實具有旨在通過向全開位置提供可靠鎖定機制來增強用戶安全的設計功能。鎖止設計利用刀片底部的凹口或榫眼,當刀片樞轉至完全打開位置時,後部彈簧的榫或突起鎖定在其中。刀的關閉要求使用者按下彈簧並釋放鎖。

在完全打開的刀片後面橫向移動的彈簧襯套也已被用來實現對打開位置的強制鎖定。這種特殊的設計經常出現在普通的“電工刀”上,該設計用於將帶尖頭的“刀片”的螺絲刀鎖定在打開位置。如果沒有這樣的鎖,在試圖轉動或驅動螺釘的同時推動手柄將使工具摺疊。

在1970年代,一個名叫Michael Walker的制刀師和設計師發明了一種設計,該設計取消了後彈簧,並使用彈簧加載的襯套在刀片處於完全打開位置時既提供了閉合力,又提供了可靠的鎖定。這是通過添加一個滾珠制動裝置完成的。當刀片處於完全關閉位置時,刀片中的tent子或凹口被部分嵌入或固定在襯套中的球齧合。襯套的側向彈簧載荷將球推入棘爪提供了一種將刀片保持在完全關閉位置的方式。

球形扳手通常與套筒扳手一起使用,其中彈簧加載的球安裝在驅動配件上。它用於將插槽“鎖定”在驅動機構上。為了更換插座,用戶必須通過將插座從驅動器柱上拔下來克服球形制動器的鎖定機構。

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打開襯墊鎖設計刀的刀片需要足夠的力,以克服將球推入棘爪的彈簧載荷。通常,僅需旋轉幾度即可克服偏壓。在這方面,襯套鎖通常比滑動接頭設計更易於操作。

摺疊刀技術的另一個重大發展歸功於制刀匠克里斯·裡夫(Chris Reeve),他開發了一種設計,該設計使用手柄或框架代替襯板。裡夫將其命名為整體鎖。這種設計有時也稱為框架鎖。球形制動機構結合在手柄的一部分中,手柄的一部分裝有彈簧,以與襯套鎖相同的方式移動。球形制動機構在整體鎖設計中也更容易觀察到,儘管其工作原理與襯套鎖相同。圖4顯示了Chris Reeve整體鎖設計。

還有其他方法可以使偏向於封閉。還有其他創建定位機制的方法。例如,大多數人都熟悉汽車門上的定位功能。典型地,使用輥式制動器機構來產生將門保持在打開位置的制動器。軸鎖(Benchmaden Knife Company的商標)使用滾子棘爪設計的變體來產生偏向閉合的傾向。


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