Friday, May 24, 2013

溜溜球螺絲軸心的秘密


這禮拜有一位台灣的溜溜球玩家問我這顆滑牙的神馬還有沒有救
救方當然是有的,但怎麼樣都會影響到這顆球的性能
像是擴孔、開通孔等,都會與原本不一樣
以下就稍微解釋一下有關螺絲的知識



螺絲(screw)常見於機械、電器及建築物等,一般材質為金屬或塑膠,呈圓筒形,表面刻有凹凸的溝稱為螺紋。螺紋是一個環繞螺絲側面的螺旋傾斜面,讓螺絲可應用螺旋機制緊鎖著螺絲帽或其他物體,這些物體的內側有和螺絲相對應的螺紋,稱為內螺紋。一般螺絲帽或其他物件的內螺絲需另外加工產生。

螺絲的主要功用是接合二個物體,或者是固定一物體的位置。螺絲通常可隨意移除或重新嵌緊而不損其效率,亦比釘提供更大的力量,也可重覆使用。

溜溜球就是靠著中間這支螺絲把兩側的球體拉緊
拉緊後再藉由不同的方法來讓兩側的球體對齊
一般我們溜溜球所使用的螺絲是"無頭內六角 M4 * XX "
無頭內六角的意思是這支螺絲沒有頭,所以才左右都可以鎖
內六角就是他中心的內六角型,這樣才能用工具拆卸
這種螺絲也可以稱為"止付螺絲"

M4*XX,M4是這種羅牙的規格,是公制牙,最大外徑4mm的意思
後面則是你要的長度,不過通常這種螺絲最短只有3mm

M4螺絲上的牙的規格是
最外圈差不多3.85~3.95mm,底部直徑是3.05~3.15mm
羅牙每0.7mm轉一圈
意思就是說,溜溜球上的羅牙內徑是3.2mm
這樣底部3.15mm的螺絲才能鎖進去


也就是說,通常溜溜球在製作的時候
中間會先弄一個直徑3.2mm的孔洞,然後再用專用的攻牙刀轉進去
這樣溜溜球上面的M4陰羅牙就完成了,上面的圖就是供牙刀

以上所提到的,都算是機械設計中比較基礎的
意思是說,就算你不完全懂,你依然可以靠著工廠,或是簡單的過程
一樣做得出溜溜球

但反應快的人,應該注意到了
螺絲是靠表面的羅牙旋轉後來產生下壓、拉住的力量
既然跟力量有關,那就一定與強度有關囉

以下特別提及"軸向"的羅牙問題
你認為只讓螺絲鎖在零件上一圈(一牙)有辦法鎖緊嗎?

在機械上我們依照側向的負載(截斷的方向)決定羅斯的粗細
所以可以看到小零件用的螺絲很細小,而汽機車較大,橋梁用的更大
但螺絲鎖進去的深度也很重要
因為我們很清楚,其實只鎖進一牙強度根本不夠
那到底要鎖進幾圈才夠呢?

參考螺絲設計規範
兩側羅牙都是不鏽鋼的來說,至少要吃到三牙(也就是轉進去三圈)
才有足夠的固緊能力

而我們一般溜溜球所使用的這種螺絲是量產製品
量產的螺絲為了確保每一隻螺絲都可以鎖上螺帽
所以並不會讓羅斯的尺寸非常接近4mm
量產低價的加工不可能做到每一個都一樣,必須要有一個範圍給他
但為了確保每一隻螺絲都可以鎖進去,所以粗細當然不能超過4mm

M4的螺絲轉三圈就等於0.7(牙距)*3=2.1mm
意思是說M4的螺絲鎖僅需要最少2.1mm的深度,這還只是指不鏽鋼

更別加上其他因素,強度更是不夠
溜溜球的材料是鋁合金,而羅斯是不鏽鋼,有強度落差
溜溜球若不開孔的話,攻牙不可能攻到底部,下面大多是鎖不進去的無效牙
若剛好拿到一隻較細的螺絲,那固緊能力將會更差、更容易滑牙

滑牙、崩牙就是強度較弱的羅牙磨損了,導致螺絲無法再鎖進
若只是螺絲受損那還好搞定,因為螺絲可更換
但是溜溜球所使用的螺絲大多都是不鏽鋼的,而球體是鋁合金的
所以當然是球體受損
至於為什麼受損,那就是我上面提到的,強度不夠


但這次台灣玩家的狀況很特別
他發現我的軸心卻可以鎖進去已經滑牙的球體,這是為什麼?

因為我的軸心是訂做的,我要求工廠每隻都要做到3.98mm,最細不得低於3.96
所以若他的球體剛好是被一隻最大外徑3.8mm的螺絲給滑牙
那我的螺絲大概還有1.6mm可以吃進去
但依然無法藉由這樣,訂做一隻保證3.98mm的螺絲來補救
因為羅牙吃到深度只剩下1.8mm,而且吃到的圈數也不夠
所以鎖上去後一定又會馬上在滑牙


這次螺絲的秘密我們看到甚麼?
螺絲、螺帽、軸承這種標準零件本身就有規範
按照這個規範去使用、設計、製造就不會有問題
訂製工程、科學規範的人不會玩你,因為他們跟我一樣都是老實的宅男
但難保其他領域的規範...

溜溜球無奶嘴的設計很漂亮沒錯
但先要想辦法讓螺絲吃到三牙以上才行
目前我還無法讓我的設計可以吃到三牙又是無奶嘴設計,繼續努力

有很多知識都放在那邊,但似乎都被藏起來了
知識不應該是被少數人擁有,知識應該是共享的

那些號稱很懂得設計者有告訴你這些嗎?
當知識被少數者所擁有,是否會像電影那樣、像獨裁統治一樣,大家永遠都被玩弄著?
那些設計者究竟是藏起來不想讓你知道這些,還是他們根本不知道?

讓我們繼續看下去
會打這一篇的原因,是因為我最近在關注以下的新聞
http://www.ettoday.net/news/20130118/154417.htm

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