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四指握持式异形指虎结构三维造型

项目分类:通用五金配件 发布时间:2021-12-04 ID:433485
  • 四指握持式异形指虎结构三维造型

  做手持类五金件的结构设计,最容易踩的坑就是只看外观不贴合人手的实际握持受力,这个四指结构的指虎造型,在建模阶段就先把人体工学的边界卡得很死。先从实际使用场景说,这类手持结构主要用于户外应急防身、随身防卫的场景,也有部分户外爱好者会将其作为随身破窗的应急工具使用,核心要求是握持时不打滑、发力时不硌手、脱手风险为零,同时整体轮廓不能有突兀的锐角,避免携带时剐蹭衣物或者划伤自身。

  设计思路上没有走传统指虎的方正棱角路线,整体外轮廓做了连续的流线型过渡,四个指孔的排布完全贴合人手自然握拳时四指的间距,不是等直径等间距的规则排布:食指和小指对应的指孔直径略小于中指、无名指的指孔,因为人手自然握拳时,中指和无名指的指节围度更大,指孔边缘全部做了R3以上的圆角过渡,避免长时间握持或者发力时硌压指骨造成不适。两端的突出结构没有做尖锐的刺状造型,而是做了圆弧收头的钝形突出,一方面满足应急破窗时的应力集中需求,另一方面避免携带时的安全隐患,突出部分的厚度和主体保持一致,没有做薄刃处理,整体结构是等壁厚的实心一体化结构,不存在拼接缝隙,受力时不会出现应力集中断裂的问题。

  外形尺寸上,整体横向跨度控制在110mm以内,纵向高度控制在85mm,整体厚度12mm,这个尺寸刚好适配成年男性的平均手型,不会因为尺寸过大导致握持时晃荡,也不会因为尺寸过小卡指节。安装边界这里要说明,这类一体化手持件不需要额外的装配结构,建模时重点控制指孔的中心距:食指孔中心到中指孔中心距22mm,中指到无名指24mm,无名指到小指22mm,这个间距是参考了GB/T 10000-1988中国成年人人体尺寸中男性手部指节间距的第50百分位数据做的,适配绝大多数成年使用者的手型。指孔的内圈还做了微凹的弧面处理,和指节的贴合度更高,握持时的压强分布更均匀,不会出现局部压强过大压红皮肤的问题。

  功能特性上,整体结构采用一体化实心建模,没有薄壁、镂空的薄弱位置,静态受力模拟时,在两端突出位置施加1000N的径向冲击力,整体最大应力远低于常用45号钢或者铝合金的屈服强度,不会出现变形断裂的问题。外表面的曲面全部做了G2连续过渡,没有硬棱,不管是做金属抛光、阳极氧化还是包胶处理,都能获得均匀的表面处理效果,不会出现积漆、抛光不到位的死角。另外整体轮廓做了收腰处理,靠近掌心的一侧曲面是内凹的,刚好贴合握拳时掌心的肌肉轮廓,握持时整个手掌的受力是分散在整个接触面上,而不是集中在某几个骨点位置,长时间握持也不会有明显的不适感。

  建模过程中特意规避了几个常见的设计缺陷:首先是指孔的边缘没有做直角切边,全部做了倒圆,避免发力时指孔边缘切割皮肤;其次是两端的突出部分和主体的连接位置做了加宽的过渡筋,不是细颈连接,避免受力时从根部断裂;还有整体的外轮廓没有突出的挂点或者棱角,放在口袋里不会勾挂衣物面料,携带的便利性更好。如果后续要做衍生设计,也可以在主体的非握持面增加防滑纹理或者挂载结构,但是核心的握持曲面和指孔参数不需要调整,因为这部分是完全贴合人手生理结构做的,改动反而会降低握持的舒适度。另外要注意,这类结构在做生产加工时,如果采用金属铸造或者CNC加工,拔模角度和加工余量的设置要顺着曲面的走向,不要破坏原本的握持曲面弧度,不然会直接影响实际使用的手感。

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