張兆珩?李相俊?張　燦　鄒曉宇　劉錦

摘要：文章提出一種將省力杠桿與訂書機(jī)結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)訂書機(jī)省力裝訂的目的。省力杠桿機(jī)構(gòu)參照我們?nèi)粘Ｋ褂玫闹讣椎兜慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，通過對杠桿力臂長度的設(shè)計，充分發(fā)揮省力杠桿的省力作用，最終達(dá)到省力裝訂的目的。

關(guān)鍵詞：訂書機(jī)；杠桿機(jī)構(gòu)；省力裝訂

中圖分類號：TS88 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0032-02

現(xiàn)在市面上的省力訂書機(jī)，主要通過兩種方式達(dá)到省力的目的。一種是運(yùn)用較長力臂設(shè)計的重型訂書機(jī)，另一種是運(yùn)用復(fù)雜機(jī)構(gòu)的力的逐級放大效果設(shè)計的一般省力訂書機(jī)。但這兩種省力訂書機(jī)的缺點(diǎn)也很明顯，重型訂書機(jī)的長力臂使這種訂書機(jī)的體積過于龐大，同時重量也較重；一般省力訂書機(jī)由于其復(fù)雜的機(jī)構(gòu)設(shè)計，造成故障率的增加，并且使生產(chǎn)成本也較高。因此，市場迫切需要一種使裝訂過程省力且結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的省力訂書機(jī)的產(chǎn)生。

后壓式省力訂書機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示：

1.省力訂書機(jī)壓柄；2.壓釘板；3.釘盒；4.機(jī)座；5.彈簧；6.壓柄轉(zhuǎn)軸；7.后軸；8.折釘板

圖1

1 裝訂工作過程

主動力作用在壓柄1的末端，壓釘板2受到壓柄1的作用力繞后軸7進(jìn)行逆時針旋轉(zhuǎn)，同時使壓釘板2前端向下推動訂書釘，使訂書釘向下運(yùn)動，同時釘盒3也將一起向下運(yùn)動直至壓在紙張上層，繼續(xù)壓動壓柄1推動訂書釘向下穿透紙張，當(dāng)訂書釘接觸到折釘板8時，訂書釘尾部將發(fā)生彎折，最終完成紙張裝訂，松開壓柄1，訂書機(jī)機(jī)構(gòu)在彈簧彈力作用下復(fù)位，完成整個裝訂過程。

2 省力參考模型

如圖2所示為生活中常見指甲刀的結(jié)構(gòu)示意圖，本設(shè)計參照指甲刀的設(shè)計。指甲刀共有ABC、OBD、ODE三個杠桿機(jī)構(gòu)，其中ABC為省力杠桿，而OBD、ODE為費(fèi)力杠桿。本設(shè)計引入一個省力杠桿和一個費(fèi)力杠桿，同時通過合理加長省力杠桿力臂長度同時縮短費(fèi)力杠桿力臂長度，進(jìn)而更好地發(fā)揮杠桿機(jī)構(gòu)的省力作用。將類似于指甲刀的省力杠桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用于訂書機(jī)的設(shè)計，從而達(dá)到省力裝訂的的目的。

3 省力杠桿分析

（1）初始情況下壓柄1未發(fā)生轉(zhuǎn)動，對于由釘盒3和轉(zhuǎn)軸7組成的杠桿機(jī)構(gòu)。

設(shè)：將釘子釘入紙張所需的作用于釘子上的力的大小為F0，則通過杠桿定理換算為B點(diǎn)力，故：

以C點(diǎn)為支點(diǎn)，A、B點(diǎn)各作用一個力的壓柄1，將其簡化為一個以C為支點(diǎn)的杠桿，已知A、B點(diǎn)受力均在豎直方向，對杠桿ABC列杠桿定理，得：

由式（1）、式（2）得：

帶入數(shù)據(jù)得省力可達(dá)65%。

（2）壓柄轉(zhuǎn)動至行程末端時，阻力臂減小動力比加長，同理計算得省力可達(dá)70%。

綜上所述，省力杠桿機(jī)構(gòu)省力65%～70%。

4 結(jié)語

（1）后壓式省力訂書機(jī)采用簡單可靠的省力結(jié)構(gòu)，減小了總體體積，提高了使用可靠性。

（2）省力機(jī)構(gòu)參照指甲刀的省力結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，合理加長省力杠桿力臂同時縮短費(fèi)力杠桿力臂，更好地發(fā)揮了省力的杠桿機(jī)構(gòu)的省力效果。

（3）杠桿按壓過程中，隨著壓柄的受力點(diǎn)不斷下降，使省力機(jī)構(gòu)動力臂增長、阻力臂不斷減短，從而使整個省力機(jī)構(gòu)的省力效果增強(qiáng)，達(dá)到壓動過程越來越省力的

效果。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：張兆珩（1991—），男，江蘇人，西南交通大學(xué)學(xué)生，研究方向：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）