多方向拨动开关主要参数的设计

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1、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，異有较高的技术含量，属当今开关行业中的高新产晶。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

2、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，MΩ；Rv—体积绝缘电阻，MΩ；Rs—表面绝缘电阻，MΩ；Rv=ρv×d÷S；Rs=ρs×b÷S；式中:ρv—体积电阻率，Ω；ρs—表面电阻率，Ωcm；d—导体间最短

3、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II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;ρ—材料的导电率；

4、α一圆形接触面的半径。接触面是由接触点间的接触压力P的人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；π—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冇：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

5、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≤0.025&0mega;,同吋考虑换向力的大小、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，绕制成形后经油炉冋火处理和表面去油处理。根据如下公式：式中:F—压力；λ—轴向变形量，mm；G—切变模量，不锈弹簧钢丝G=7300

6、0Mpa;d—弹簧钢丝直径，mm；D2—弹簧中径，mm；n—弾簧的有效圈数;λ=16.1-5=11.1mm；G=73000MPa;d=φ0.6mm；D2=φ4.8mm；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：査机械设计手册，得知C值规定在4〜14之间，C值越小，在成形吋金属丝的变形越大，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一曲度系数(应力修正系数)；查得K=1.17将数据代入公式得：査表:不锈弹簧钢丝的许用切应力[τ]=1020N/mm

7、2因τ<[τ],表明弹簧强度满足设计要求，证明前面设定参数正触点接触压力的计算：①拨动方向的接触力计算：根据开关工作吋滑头所处的最高位置，对动触片进行受力分析如下：F1—为弹簧通过滑头对动触片施加的力(F1=8.5N);F2—为F1的分力;F3—触点接触压力F2=cosl3°Fl=0.97×8.5=8.28(N);F3=1.2×8.28/3.4=2.9(N)触点接触压力2.9N,能满足接触电阻对接触压力的设计要求。②按动方向的接触压力计算：按动方向的接触压力主要是弓簧片变形产生的