电动工具设计心得---无绳钻篇(转载）

一、无绳钻在耐久方面经常出现的问题主要有：
1．电机烧毁（出现的概率约75%）：
2．齿轮箱，主要是齿轮损坏（出现的概率约15%）：
3．脱口打滑（出现的概率约10%）：
1． 电机烧毁：在耐久实验中电机烧毁是由于以下几个方面原因：
A、一是在大电流下（特别是0.5秒堵转时）电机温升过高而融化电机
风叶使电机无法散热烧毁，
B、二是大电流下电机温升过高使转子漆包线的漆融化转子短路烧毁电
机，
C、三是大电流下将碳刷簧片熔断而使电机失效。
无绳钻的FFU耐久是相当不容易通过的，FFU耐久标准中一个周期中虽然有
0。5秒堵转这一环节，但由于按照此标准大多数是失败的记录（基本很少有能够
通过SATISFACTORY或者以上的），为此FFU耐久这一环节目前采取的是堵转到50
安培即可，虽然如此，目前大部分无绳钻产品还是很难通过FFU耐久
SATISFACTORY。根据多年来对产品的分析和对实验的总结，我们总结了一些基础
的经验。
合理选择产品的配备电机：对于确定的负载要求来说，大功率的电机肯
定比小功率的电机容易通过（就如同力气大的人更容易负重一样，负同样重时间
也会比力气小的相对长），这是通过实验得出的结论。目前无绳钻主要配置的电
机有550（通常说5号电机）电机和750电机（通常说7号电机），550电机电压等
级国内产品从7。2V到18V，正常功率在35-85W之间（电压大的功率相应大，即电
机的正常工作电流电流应该在5安培左右，而FFU耐久实验中3。5N .M 10秒钟的
负载电流达到15安培左右，而且还有0。5秒的堵转，这就大大超过了电机本身所
能够承受的负载。因此从耐久来看，需要有高质量高功率的电机。
从成本和机器本身大小及装配要求角度考虑，电机的选择又不能够随意大
，总结起来：
a 。 国产的550电机通过FFU耐久SATISFACTORY的概率约10%，进口要适当高一点
。
b 。 国产的550电机在增加一个电压等级（一个等级1。2V），在测试时降低一
个电压来测试，通过的概率约40%。
c 。 国产的560电机（长度比550长8毫米，功率大约比550提高12%），通过的概
率约55%。
d 。 国产的560电机（长度比550长8毫米，功率大约比550提高12%），在转速降
低7%-8%情况下，通过的概率约85%。
国内电机可以说品质一致性比较差，由于成本原因选择的材料也不好，因
此很容易烧坏。
电极在风叶、漆包线、绝缘漆、矽钢片、换向器、碳刷、碳刷簧片、磁体、电机
外壳、轴以及轴两端的含油轴承等尽可能采用比较好的材料和工艺，力求在电机
体积不变的情况下提高电机功率，降低电机空载电流，增加电机在实验和使用时
的寿命。
在设计无绳钻时，要尽可能将机器进出风口设计在电机进出风口所对应的
位置，在这点上外形应该让位与设计思想（有时要根据重要性来确定），而且需
要将进出风口隔绝，还要着重考虑电机进出风口在电机的直径方向到机壳外壁的
距离最短，这是为了尽可能加大冷却循环效果来使电机温升尽可能降低，提高电
机的寿命。
2． 齿轮箱：
齿轮箱的主要问题有：
a 齿轮齿强度或者刚度不够，磨损或者崩齿，造成机器无输出；
b 行星架或者主轴的滚针断裂或者脱落，造成机器失效；
影响齿轮寿命的因素主要有：模数、变位系数、硬度、刚度以及材料等等，
一般情况模数和变位系数是确定的，齿轮箱内部的齿轮一般为粉末冶金材料，刚
度主要由密度决定，一般粉末冶金齿轮的密度不小于6。8克/立方厘米，硬度方
面：中心轮的密度大约为HRC40，行星轮的密度约为HRC30，内齿轮的硬度约为
HRC25，搭配比较合适。做到如此程度在齿轮方面不会有什么问题。
行星架或者主轴滚针的断裂或者脱落是由于：滚针热处理时硬度过高或者在
热处理时产生的暗裂纹引起，有时外协厂家从成本考虑而选择劣质材料也会产生
这个问题，另外主轴的材料和硬度以及滚针和滚针孔配合的过盈量的大小也是重
要的因素。 及滚针质量在、主轴质量以及滚针和主轴的配合决定这一因素。
齿轮箱问题可以100%避免。
3． 脱口打滑
为有效避免脱口打滑问题，主要是要保证在最高挡位置时扭力弹簧能够全
部压缩在螺纹圈内且螺纹圈的下平面紧紧压牢调整垫圈（即保证在最高挡位扭力
罩不能够再往后旋转；以及在实验过程中将轴向尺寸的变化控制在最小范围内，
既各主要控制轴向尺寸的零部件在实验过程中少移位、少变形、少磨损。为此：
a 扭力罩在最高挡位不能够再往后旋转。
b 实验时在最高挡位上扭力罩位置尽可能不容易偏摆，如果容易向低挡
位偏摆，机器则很容易脱口。
c 齿轮箱、螺纹圈、扭力罩等塑料件必须用比较好的材料，以保证耐磨
、耐温、抗拉强度高等，保证轴向尺寸在测试过程中的变化尽可能小。
d 调整垫圈热处理HRC45，内齿圈上端局部高频淬火HRC45，防止被磨损
影响轴向尺寸。
e 脱口打滑问题可以100%避免。

二、 影响功能方面的因素：
1． 充电器的充电效率（快慢）和效果（是否充满）。
2． 电池的容量（容量大，充满电的单电池包使用时间较长，拧螺钉多
）。
3． 配备的电池包个数（个数多，使用时容易周转，一般配备两个电池
包比较好）。
4． 机器扭力的大小（衡量工作能力的重要指标）。
5． 机器的功率和整机效率（影响工作能力和拧螺钉个数）。
6． 随着档位的变化引起扭力变化的均匀性
7． 即停功能。
8． 配备轴自锁。
9． 水平泡和电量显示。
10． 机身上带bits(最好2个).
11． 机器所能够承受较长时间堵转的能力。
三、 操作方面需要考虑的因素：
1．机器不能有锐边、毛刺，包括：开关附近、结合缝隙周边、其它表面、
bits夹等。+ {3 Z9 _; _) \
2．开关位置的合理性、开关按钮操作的舒适性、中间位置锁的功能、调速
功能等。
3．机器便于拆卸和装配。
4．扭力罩：文字清晰、位置准确、调节方便、声音清脆，另外机身上的箭
头清晰（最好和主机身做不同颜色来显示）。
5．旋转方向标记要求清晰。
6．放在水平台面上的稳定性。
7．双速机器的高底速拨钮要求轻松（不能跳挡）。
8．Bits便于取出和放入，且正常情况下不掉出。
9．手把粗细要求适当，（最好采用一节电池筒的电池包插入，开关部分能
小则小。
10．机器要便于左手操作。
11． 电池包与机身配合良好、电极接触良好。
12． 充电器充电时的操作方便性、充电时间的准确性、充电器的安
全性。