这种创新的牙膏管容器设计,内置两个滚轮。当外壳旋转时(同时用另一只手固定容器顶部),滚轮会将牙膏管压缩。管体不会移动,其开口始终与容器顶部保持平行。或者说,至少理论上应该是这样运作的……具体情况请参阅“测试环节”部分。
眼下它确实不太好用,不过牙膏挤压器真的有那么必要吗?至少这款产品还配有齿轮装置呢 :-) 。
机械设计
两个滚轮的两端各有一个齿轮,与一个垂直的耙齿相啮合。这能使滚轮保持水平,并确保它们能随着垂直运动在管道上滚动。
这种垂直运动是由外壳内部的两根螺纹引起的,它们将滚轮的轴向上推(每个滚轮只有一端受到这种作用力)。
特定的齿轮设计
这种齿轮/齿条应用的一个特点是,齿轮的节圆半径比根据齿数和齿条齿形尺寸所应有的值略小。这是因为齿轮的齿数必须与滚轮的实际周长相匹配(用于在管道上实现纯滚动运动),而节圆半径则必须小于滚轮半径,以便为齿条留出空间。因此,齿轮的齿形尺寸比齿条的略小。
因此,齿轮在齿条上会出现轻微的滑动现象,为此,齿轮的齿形被特意设计成特殊形状,以便能有效应对这种运动偏差。
另外需要注意的是,齿轮采用螺旋式设计。这样做的原因很简单,就是为了让齿条在打印时更易于成型,避免出现尖锐陡峭的悬垂结构。对于内部螺纹,我也采用了类似的处理方式——将其设计成略带梯形(近乎方形)的结构,这样同样可以避免出现尖锐的悬垂部分。
印刷与组装
内外壳都可以无需支撑直接打印(我全程使用了PLA材料,层高设为0.15毫米)。对于顶部部分,我只为螺丝孔添加了支撑。我使用了直径约3.5毫米的塑料螺丝。
滚轮部件必须打印两次(两个滚轮完全相同)。对于每个滚轮,末端的齿轮和轴体需分开打印,以确保更好的打印质量。轴体末端采用六边形设计,便于组装。由于齿数(18)是6的倍数,因此无需担心对齐问题。
将所有部件组装在一起时,首先要将两个外壳套在一起,使顶部的螺纹“入口”与滚轴的凹槽对齐。接着插入两个滚轮,确保它们处于水平状态,最后将顶部组件拧紧即可。
测试
我的第一次测试效果不如预期:滚轮与牙膏管之间的摩擦力不足以防止滑动。因此,当转动容器时,它会将整个牙膏管向上推,而不是仅仅挤出牙膏……除非用两根手指紧紧握住管身才能避免这种情况。
我尝试过一种方案,用TPU材质印制的花纹管来覆盖滚轮,但效果并不理想。或许换种材料会更有效……比如热熔胶、硅胶、双面胶带?或者用齿轮传动装置代替平面滚轮?
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