唇膏（口红）的升降结构

一进入冬季这种干燥的季节，嘴唇就容易裂，这毛病很多人应该会有，我最近也是裂的厉害，今天，就连支付宝蚂蚁庄园答题都给我推送这样的题目，这应该算是巧合吧，而我居然也答错了，真是活该，最后，答案也告诉了，正确做法是涂唇膏，并补充水分和维生素。

本文目的不是介绍怎么治疗嘴唇干裂，而是介绍唇膏还有口红的一种升降结构，这种升降结构的基本原理是通过旋转运动转化为直线运动，如下图。

其主要有以下几个零件组成，螺杆和唇膏容纳件为最主要的两个件，其中唇膏容纳件底部设计有内螺纹的孔，与丝杆配合，从而实现，螺旋升降。

为了更好地理解，我把实物转化成了3D，细节结构示意图如下，需要注意的是，螺杆的螺纹旋向为左旋，这样当旋柄顺时针旋转时，唇膏才是上升的。

导向槽的作用是与套筒导向筋配合，防止唇膏升降的过程中，唇膏跟着旋柄一起旋转而实现不了螺旋升降的作用。

从下面剖面图可看出，这种升降结构，唇膏内部必须掏空避让螺杆，这样唇膏的有效使用高度就会减小。后面会接着介绍内部不用掏空的口红的升降结构。

既然有了3D图，就顺便做了下运动仿真，这种螺杆+螺母的升降方式，可以理解为旋柄为螺杆，唇膏为螺母，做旋转运动的是旋柄，带动白色唇膏做升降的直线运动，（注意这里唇膏只做升降运动，过程中并没有旋转运动，有区别于下面介绍的口红的运动方式）。

当然，我个人没有口红，所以也没有拆开研究其细节，只是查看一些网上资料，利用上面唇膏的3D图来改，主要由以下几个件组成，如图。

主要运动原理跟唇膏类似，只是细节结构改变了而已，主要是靠口红容纳件两边的小轴，沿着套筒内侧的螺纹，从而实现升降。

然而，口红实现升降，就必须得旋转起来，其旋转运动是通过旋柄得导向件提供，所以口红升降得过程中自身也是伴随着做旋转运动，这点是有别于唇膏得运动方式的。

导向件的导向槽上下两端设置有限位槽，防止扭过头口红掉出去，同时当螺纹的螺旋角较大时，超过了螺纹自锁角，口红在涂抹过程中很容易被压回去。

从下面剖面图可看出，这种升降结构，把螺纹结构转移到套筒内壁，口红内部就不用做掏空避让，这样唇膏的利用率就提高了，当然，最后容纳件里面的部分口红还是无法正常使用，除非把这部分抠出来。

从口红运动仿真动画中可以看出，口红升降运动的过程中，本身也做旋转运动，这点是有别于上面唇膏的运动的。

同理，有些相机镜头的伸缩结构也是采用类似得原理。

如果考虑螺纹自锁特性，需要计算螺旋升角度，其物理模型可近似下图斜面以及斜面上的滑块，其中斜面代表螺纹面的展开图，滑块代表口红。

受力分析如下：

要实现自锁，需

GsinΨ≤f，其中静摩檫力f=μFn=μGcosΨ，代入最终得

tanΨ≤μ，其中μ为静摩擦系数。

可见，自锁性跟螺旋升角Ψ相关，螺旋升角Ψ又与静摩擦系数有关，跟重力无关，即当螺旋升角Ψ小于自锁角时，滑块就不会往下滑。

假设μ为0.3，可取得自锁角≈16.7°，可通过Creo软件仿真下，以下效果需引入重力和摩檫力才能实现。

上图中，取Ψ=16°，小于自锁角，滑块自然不会在重力的作用下下滑。

上图中，取Ψ=16.8°，即使稍微大于自锁角16.7°，滑块也会在重力的作用下下滑，只是下滑的加速度较小。

上图中，取Ψ=30°，远远大于自锁角16.7°，滑块下滑的加速度较大，但是上升过程需要的扭力就会越大，效率会降低，所以一般的螺旋角不会设计很大。

当然，以上计算或者仿真只是理论数据，只能作为参考，实际情况可能会有差别，应根据实际情况修正。

当螺杆接上电机后就可以实现自动升降，比如如以下手机摄像头的升降结构。

其实升降结构有很多种，本文只是根据现实产品介绍了其中的一种，本文介绍的这种螺旋升降结构比较适合用在小产品上，其他的诸如通过齿轮齿条、连杆结构等方式也是可以实现升降，只是占用的空间较大，一般应用在大产品上。

最后，针对以上运动仿真模型，有感兴趣拿去做练习的可后台私信，我会把原档给你，注意原档为Creo4.0制作。