间歇停顿转轴结构在万用表上的应用

各类转轴的结构形状,结构设计时总会用到

之前介绍的内容,大部分是基于结构原理的介绍,当时并没有找到很好的案例来结合说明,今天所举的案例,万用表的相关结构其实跟之前介绍的转轴结构很相似,所以本文介绍的内容算是之前文章的一个补充吧。

以下万用表是公司内部废弃的,功能失常,已经不能正常使用了,但是发现有两处结构感觉还蛮有意思的,出于好奇,就把它拆解了。

万用表已经很陈旧,电气功能已经失常,但是本文的重点:液晶屏转轴和旋钮转轴结构,这两处的功能结构还是正常的,这两处转轴结构实现的效果可看以下短视频:

以下开始拆解:

整体结构简单,主要分上壳、下壳、电池盖、内部模块,其中液晶屏、旋钮、电池都是固定在PCB板上,组成整体的内部模块。本文主要介绍的是液晶屏转轴和旋钮的结构,其他结构没什么特别之处就跳过了。

液晶屏和旋钮都是通过螺丝固定到PCB板上,左侧两颗为液晶屏的螺丝,右侧4颗为旋钮的螺丝,先拆液晶屏。

螺丝拆掉后,转轴处结构如图,有经验的结构工程师到这步基本上就知道具体原理了。不知道的没关系,继续往下看。

原理:右边部分是固定在PCB板上不动的,液晶屏能实现间歇停顿效果的原因在于,液晶屏上转轴孔同心外圆处(绿色)和转轴同心外圆处(黄色)都设计有相对啮合的齿,且其中一边的齿相对于另一边静止不动,这样当液晶屏转动时,由于齿形限制,黄色件被迫往上运动(红色箭头方向),直到下一对齿进入啮合状态(停顿),弹簧的作用是对黄色件始终提供预紧力,让两边的齿更好地啮合,同时弹簧提供的力大于液晶屏重力时,液晶屏就能实现悬停的效果。

为了让黄色件只能上下运动,而不能左右运动,具体结构如下:

接下来拆旋钮,拆掉背后4颗螺丝后,取下旋钮,旋钮靠3个位置定位,此处的定位只能保证同心,并对准4个螺丝孔,实际上,上下反过来也能装,由于旋钮是360°旋转的,螺丝孔是圆周均分的,上下反过来安装也无碍。

拆掉旋钮帽,旋钮帽是通过紧配到转盘上的,这种设计是很常规的设计,安装方便;但是想不通的是旋钮的固定是通过机牙螺丝与螺母固定,螺母并没有紧配到对应孔中,锁螺丝过程中很容易顶出来,此处为啥不热熔(或套啤)铜螺母,或者直接用自攻螺丝呢。

拆开旋钮内部:

其中转盘上面有一圈齿,配合转动面上设计有骨位,利用骨位代替整个面配合,减小转动阻力以及磨损。

转盘支架上装有,钢珠、弹簧、压盖,其中钢珠与转盘上的齿啮合,压盖压住弹簧,防止弹簧掉出来。

原理:跟上面液晶屏转轴结构差不多,只是此处用钢珠代替一边的齿,同时里面有一定的润滑油脂,大大减小磨损,寿命也就更长,钢珠与齿之间啮合的很好,在弹簧的作用下没有感觉到明显的间隙与晃动,整体转动手感非常好,唯一缺点是安装上稍麻烦。

有些低端的万用表,旋钮的结构如下图,用弹臂扣代替钢珠+弹簧结构,虽然结构简单,安装方便,成本低,但是塑胶的弹臂扣随着使用的时长弹性会下降,进而影响使用寿命,同时手感没有钢珠+弹簧结构的好。

其实这种结构的原理图在之前文章也有提到,如下图,非常相似,只是具体的结构形式有些差别而已。

以上内容算是拆解万用表的总结吧,类似这种有停顿手感的旋钮其实在很多产品上都有应用,特别是在一些需要设计挡位的家电产品上,如洗衣机、料理机等等。

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