多方向拨动开关主要参数的设计.docVIP

精品论文 参考文献 多方向拨动开关主要参数的设计 杨华 摘要：开关行业是当今电子化，信息化时代的一个充满生机，市场逐年递增的产业，且高科技信息电子设备已向高可靠、多功能发展。多方向拨动开关具有结构紧凑、寿命长、功能多、高可靠等特性，具有较高的技术含量，属当今开关行业中的高新产品。 关键词：多方向 拨动 开关 设计 1 功能及结构特性 该产品综合了按钮开关和钮子开关的功能特点，它是一种多功能、多方向（左右、上下几个方向均能动作）且自动复位的组合开关，既具有垂直按动（按钮）功能及肘节左右扳动（钮子）功能。 当进入拨动状态时，按动状态停止动作；当进入按动状态时，拨动状态停止动作。 2 主要参数分析和计算 2.1 绝缘电阻的分析 绝缘电阻是开关的重要指标之一，是保证开关安全使用的保障，绝缘电阻越大开关安全性越高，因此，在选用塑料材料时（特别是基座），除考虑热变形温度、收缩率外，需重点考虑绝缘电阻的大小。根据理论依据，绝缘电阻是体积电阻和表面电阻的并联结果，即绝缘电阻R为： 式中:R—绝缘电阻，MOmega;；Rv—体积绝缘电阻，MOmega;； Rs—表面绝缘电阻，MOmega;；Rv=rho;vtimes;ddivide;S；Rs=rho;stimes;bdivide;S； 式中:rho;v—体积电阻率，Omega;；rho;s—表面电阻率，Omega;cm；d—导体间最短距离；b—爬电距离；S—导体间相对应的面积。 从上面这些公式中可以看出，影响绝缘电阻的主要因素有：体积绝缘电阻（体积绝缘电阻系数）、表面绝缘电阻（表面绝缘电阻系数）、导体间最短距离、爬电距离；还与材料的吸水率等有关。 基座材料的确定：经过对比和综合考虑，决定选用聚苯硫醚PPS，该材料绝缘性能良好，并且具有热变形温度高、韧性好，强度高、阻燃、耐化学腐蚀、耐磨等优点，吸水率低，收缩率小成型后收缩变形小等特点。使用该材料可以满足开关的设计要求。 2.2 接触电阻分析 接触电阻是开关接触可靠性的重要指标之一，根据宾德（Binder）导出公式：式中：R—接触电阻；rho;—材料的导电率；alpha;—圆形接触面的半径 。 接触面是由接触点间的接触压力P的大小及接触点材料的机械性能来决定的，根据赫兹（Herts）导出公式： 式中：P—接触压力；H—材料硬度；pi;—常数，取3.14。 从上面这些公式中可以看出，影响接触电阻的主要因素有：材料的导电率、弹性模量和硬度，接触压力，还有材料的抗电弧能力，耐熔焊能力，耐磨能力和耐腐蚀能力，材料表面状态，如有无薄膜和灰尘，等等均有很大的关系。 根据接触电阻与接触压力的关系（引自《接插件工艺学》），接触电阻与接触压力成反比关系。随着接触压力的增大,接触电阻减小。在0～0.2N之间接触电阻急剧减小，变化率较大，大于0.2N后接触电阻与接触压力的增大接近线性关系逐渐减小。 为保证开关接触可靠，接触电阻le;0.025Omega;，同时考虑换向力的大小、寿命次数、高频振动的要求和制造误差，接触压力取0.6以上较为合理。 2.3 接触压力的确定 拨动方向的接触压力的确定，首先计算压簧(甲)的弹力，压簧(甲)见图3所示，该压簧是执动机构中决定动作力、接触电阻的关键零件，其设计参数直接影响开关的拨动力、抗环境能力（如振动、冲击），动作、寿命等，材料选用不锈弹簧钢丝，绕制成形后经油炉回火处理和表面去油处理。 根据如下公式： 式中:F－压力；lambda;－轴向变形量，mm；G—切变模量，不锈弹簧钢丝G=73000Mpa；d－弹簧钢丝直径，mm；D2－弹簧中径，mm；n－弹簧的有效圈数；lambda;=16.1-5=11.1mm；G=73000MPa；d=phi;0.6mm；D2=phi;4.8mm；n=8圈。 将相关数据代入式（5.4）得到： 弹簧指数（旋绕比）C值的确定： 查机械设计手册，得知C值规定在4～14之间，C值越小，在成形时金属丝的变形越大，卷绕越困难；C值过大时，弹簧不稳定。 8在4～14之间，弹簧指数合理，即设计合理。 校核弹簧切应力： 式中：K－曲度系数（应力修正系数）；查得K=1.17 将数据代入公式得: 查表:不锈弹簧钢丝的许用切应力［