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(1.安徽工業(yè)大學機械工程學院，安徽 馬鞍山 243000；2.湖南大學機械與運載工程學院，湖南 長沙 410082)

0 引 言

如今，腰帶的款式多種多樣，人們可根據自己的喜好穿戴腰帶，但是在等級森嚴的古代社會，腰帶卻是不能隨意穿戴的[1]，但是這并沒有阻礙腰帶的發(fā)展，目前市場上流行的針扣類腰帶便是由西周末期時出現的帶鉤類腰帶發(fā)展而來[2]。

針扣類腰帶使用十分方便，但是為了不影響腰帶的美觀，廠家在生產時腰帶上的孔并不會打太多，因此會出現出現身材的不合適而導致腰帶的孔不夠用的情況[3]，為了解決這個問題，腰帶打孔器便出現了。但如今的腰帶打孔器雖然使用方便，卻無法保證在腰帶上打孔的精度，使得所打的孔不美[4～8]。

根據目前市場的需求，綜合實用性和便捷性，設計了一款利用簡便機械輔助給腰帶打孔的裝置，該裝置在保證便捷打孔的同時，還能確保腰帶上的孔在同一水平線上，并且每個孔之間的距離相同，不會降低腰帶的美觀性。整體的可定位式腰帶打孔器由固定裝置、傳動裝置和打孔裝置等部分組成。

1 新型可定位腰帶打孔器的設計

新型可定位腰帶打孔裝置由傳動裝置、固定裝置和打孔裝置三部分構成。其中固定裝置能夠確保腰帶上打出的孔在同一條直線上；傳動裝置能夠保證相鄰孔間距相等；打孔裝置需要既能進行打孔，又能夠為傳動裝置和固定裝置提供安裝空間。

1.1 傳動裝置

傳動裝置設計的關鍵在于傳動方式的選取，本文采用精密性強、便捷性高、自鎖性好的絲杠作為傳動方式，在此基礎上設計出一種新型的傳動裝置，其主要由套筒、定位柱、傳動絲杠、滾輪等部分組成，結構示意圖如圖1所示。首先將滾輪與絲杠進行固定連接，通過轉動滾輪來帶動絲杠轉動，然后在定位柱底部加工出與絲杠相匹配的螺紋，通過絲杠的轉動帶動定位柱的移動，達到精準控制相鄰孔距的效果，最后采用套筒進行零部件的保護，加強固定以及連接。

圖1 傳動裝置的結構圖

1.2 固定裝置

固定裝置的目的在于保證腰帶上孔的中心保持在同一條直線上，為此根據傳動控制的不同設計出了兩種不同規(guī)格的固定裝置。第一種基于螺桿傳動的固定裝置由傳動絲杠、滾輪、套筒、擋板等部分組成，結構示意圖如圖2所示，當轉動滾輪時，絲杠隨之轉動，此時擋板被控制著向中間靠攏或者遠離；第二種基于齒條齒輪傳動的固定裝置由齒輪、齒條、擋板、底座、傳動桿等部分組成，結構示意圖如圖3所示，轉動傳動桿，傳動桿帶動齒輪轉動，齒輪帶動齒條移動，齒條與擋板連接，傳動桿正傳反轉控制兩個擋板的靠近與遠離。

圖2 基于螺桿傳動的固定裝置結構圖

圖3 基于齒輪齒條的固定裝置結構圖

1.3 打孔裝置

為了保證上述傳動裝置和固定裝置能夠安裝于打孔裝置上，在現有鉗式打孔器的基礎上增加了Ⅰ支撐臂與Ⅱ支撐臂之間的空間，新設計的打孔裝置主要由握套、支撐臂Ⅰ、支撐臂Ⅱ、沖孔頭、滾輪槽等部分構成，結構示意圖如圖4所示(僅與基于螺桿傳動的固定裝置相結合時需在Ⅱ支撐臂的頂端開有滾輪槽)。

1.4 新型可定位腰帶打孔器

設計的可定位式腰帶打孔器的總體結構分為兩種，分別如圖5、6所示。圖5所示的第一種可定位式腰帶打孔器是由打孔裝置、傳動裝置、第一種固定裝置等部分組成；圖6所示的第二種可定位式腰帶打孔器是由打孔裝置、傳動裝置、第二種固定裝置等部分組成。兩種打孔器的用法類似，只是調節(jié)擋板間距的方法略有不同。

圖4 打孔器的結構圖

圖5 第一種可定位式腰帶打孔器總體結構圖

圖6 第二種可定位式腰帶打孔器總體結構圖

2 實 驗

先將已有的孔套在定位柱上；調整擋板，使腰帶與擋板平行；調整定位柱，使得每個孔之間距離相等；握動把手進行打孔。為了驗證該打孔器的使用效果進行實驗：分別用市場上的鉗式打孔器與設計的兩種打孔器對腰帶進行打孔，然后將孔的位置誤差進行對比。

將所選擇的腰帶分為兩組，每組是三條型號相同的腰帶，其中一組均為寬度是38mm的腰帶，另一組均為寬度是21mm的腰帶，實驗組1使用第一種可定位式腰帶打孔器，實驗組2使用第二種可定位式腰帶打孔器，對照組用市場上現有的鉗式打孔器，分別在相同型號的腰帶上進行打孔。選擇打五個孔，并且以皮帶上原有的位于端部的兩個相鄰孔之間的距離為長度標準，以位于端部的一個孔與腰帶的邊距為寬度標準，測量這五個孔的誤差，數據統(tǒng)計第一組的長度誤差如圖7所示，寬度誤差如圖8所示；第二組的長度誤差如圖9所示，寬度誤差如圖10所示。

上述結果表明，設計的可定位式腰帶打孔器的精度明顯優(yōu)于市場上的鉗式腰帶打孔器，這驗證了設計的可行性與優(yōu)越性。

圖7 38mm腰帶打孔長度誤差的情況

圖8 38mm腰帶打孔寬度誤差的情況

圖9 21mm腰帶打孔長度誤差的情況

圖10 21mm腰帶打孔寬度誤差的情況

3 結 語

可定位式腰帶打孔器結構簡單，體積小，操作方便，便于攜帶。它不僅能夠保證在腰帶上打的孔始終保持在同一條直線上，并且能夠保證孔與孔之間的距離相等，使得腰帶能夠保持其美觀性。由于固定裝置的存在，打孔器還能夠實現對不同型號的腰帶均進行同樣理想地打孔。并且由于沖孔頭的強度較高，該打孔器不僅可以對腰帶進行打孔，還可以對許多厚度不是很大的皮革產品進行打孔。因此可定位式腰帶打孔器方便實用，有著良好的市場發(fā)展前景。

由于設計可定位式腰帶打孔器的支撐臂加長，導致在打孔時需要使用的力也要加大，這一點需進行相應的改善。