基于后壓式省力杠桿機構設計的訂書機

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結合的方式，實現訂書機省力裝訂的目的。省力杠桿機構參照我們日常所使用的指甲刀的結構進行設計，通過對杠桿力臂長度的設計，充分發揮省力杠桿的省力作用，最終達到省力裝訂的目的。

關鍵詞：訂書機；杠桿機構；省力裝訂

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

現在市面上的省力訂書機，主要通過兩種方式達到省力的目的。一種是運用較長力臂設計的重型訂書機，另一種是運用復雜機構的力的逐級放大效果設計的一般省力訂書機。但這兩種省力訂書機的缺點也很明顯，重型訂書機的長力臂使這種訂書機的體積過于龐大，同時重量也較重；一般省力訂書機由于其復雜的機構設計，造成故障率的增加，并且使生產成本也較高。因此，市場迫切需要一種使裝訂過程省力且結構簡單、可靠性高的省力訂書機的產生。

后壓式省力訂書機的結構如圖1所示：

1.省力訂書機壓柄；2.壓釘板；3.釘盒；4.機座；5.彈簧；6.壓柄轉軸；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進行逆時針旋轉，同時使壓釘板2前端向下推動訂書釘，使訂書釘向下運動，同時釘盒3也將一起向下運動直至壓在紙張上層，繼續壓動壓柄1推動訂書釘向下穿透紙張，當訂書釘接觸到折釘板8時，訂書釘尾部將發生彎折，最終完成紙張裝訂，松開壓柄1，訂書機機構在彈簧彈力作用下復位，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構示意圖，本設計參照指甲刀的設計。指甲刀共有ABC、OBD、ODE三個杠桿機構，其中ABC為省力杠桿，而OBD、ODE為費力杠桿。本設計引入一個省力杠桿和一個費力杠桿，同時通過合理加長省力杠桿力臂長度同時縮短費力杠桿力臂長度，進而更好地發揮杠桿機構的省力作用。將類似于指甲刀的省力杠桿機構應用于訂書機的設計，從而達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未發生轉動，對于由釘盒3和轉軸7組成的杠桿機構。

設：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點力，故：

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

由式（1）、式（2）得：

帶入數據得省力可達65%。

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

綜上所述，省力杠桿機構省力65%～70%。

4 結語

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

（2）省力機構參照指甲刀的省力結構進行設計，合理加長省力杠桿力臂同時縮短費力杠桿力臂，更好地發揮了省力的杠桿機構的省力效果。

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

效果。

參考文獻

[1] 現代機械設計——思想與方法[M].上海：上海科學技術文獻出版社.

[2] 創造學與新產品開發思路與實例[M].北京：機械工業出版社.

作者簡介：張兆珩（1991—），男，江蘇人，西南交通大學學生，研究方向：機械設計制造及其自動化。

（責任編輯：黃銀芳）