自锁连接器的设计分析

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1、第3期机电元件V0l_30No．32010年9月ELECTR0MECHANICALC0MP0NENTSMar．20l0自锁连接器的设计分析张兴福(贵州航天电器苏州华旃航天电器有限公司，苏州，215129)摘要：本文根据电源设备线路越来越小型化的特点，提出了具备自锁功能的电源连接器的设计方案，并从设计角度进行了分析，指出了该连接器产品的设计要点及使用方法。关键词：电源连接器；印制板；线缆；力学分析；热处理Doi：10．3969／j．issn．1000—6133．2010．03．002中图分类号：TM503+．5文

2、献标识码：A文章编号：1000—6133(2010)03—0008—051引言2使用要求随着科学技术的飞速发展，电子设备正朝着小为满足印制板问、印制板与电缆间线路连接，该型化、重量轻的方向发展，各种用于电子设备的元器连接器必须具备以下几个要求：件在满足各项性能指标的基础上，体积变得越来越(1)体积小、重量轻；小、重量也越来越轻。连接器作为电子设备必不可(2)额定电流：40A；少的元器件，体积小、重量轻是不可避免的发展趋(3)自由组合和防误插功能；势。连接器的种类很多，分类方法也很多。对于大(4)制造成本较低。多

3、数连接器来说，由于传输信号载流较小，接触件问3设计方案距小，整个产品体积就很小。但对于传输大功率的电源连接器来说，由于载流较大(例如40安培)，电3．1总体方案源接触件自身体积就很大，再考虑到绝缘体的性能根据使用要求，连接器整体体积小是设计的难和安装锁紧要求，要减小电源连接器的体积和重量点之一。常用连接器结构主要由接触件、绝缘体、安就十分困难。因此，市场急需有一种电源连接器，适装附件构成，接触件是连接器的核心部件，绝缘体用用于电子设备中印制板间、印制板与线缆问狭小的于固定接触件，安装附件是连接器对接和锁紧的部安

4、装空间，同时，需要制造成本较低，生产和操作方件。为节省连接器的使用空间，减少连接器安装附便。本文将介绍的连接器，正是顺应了市场电子设件，同时使接触件具备附件的锁紧和对接功能，设计备小型化、重量轻的发展趋势，其结构特点符合印制了如图1、图2所示的结构：板问、印制板与线缆间的电源传输。收稿日期：2010—7—9一■_一第3期张兴福：自锁连接器的设计分析9n¨二二二二0定孔连接器材料选用高弹性铜，针连接器材料选用黄铜。尺寸确定一_如一图4、图5所示：图1孔连接器结构示意图图4针连接器尺寸图图2针连接器结构示意图图5孔

5、连接器尺寸图图3孔连接器和针连接器对接示意图根据孔连接器受力情况，可以确定孑L连接器片接触件插孔对接端口设有凸台，插孔对接端口簧为一直梁悬臂杆件。图6为产品对接时，孔连接周向分布有六个槽，尾端圆柱结构可以焊接在印制．器片簧的极限状态r，在此状态下，孔连接器片簧变形板上，如图1所示。针连接器对接端口设有导向导谤≮、、量最大。此时，确定其一受力点和变形尺寸，建立如图角，中部有一导向凹槽，尾端加工一深孔可与导线焊7的受力模型。接，如图2所示。当孔连接器与针连接器对接时，孔一一连接器内孑L上的凸台正好卡在插针外圆中部的

6、凹槽0内，保证孔连接器与针连接器对接并自锁，如图3所示。连接器的接触针尾端可以焊接导线，也可以与印制板焊接，通过尾端结构的变更可实现板与板、板与线缆之间的线路传输。当用于印制板与印制板线路连接时，印制板插合间距仅为6．8mm，但用于线缆与印制板线路连接时，插合后接触对距离印制板图6孑L连接器片簧受力极限状态示意图高度为9．5mm，大大节省了使用空间。从产品结构和对接情况看，十分符合印制板问、印制板与线缆间为对片簧进行受力分析，首先需要对悬臂杆的受较小的安装空间。力模型进行分析。图7是悬臂杆的简图，b、t、P、f

7、分别3．2设计可行性分析代表悬臂杆的宽度尺寸、厚度尺寸、压力和长度。根据连接器的使用特点，结合产品制造成本，确10机电元件2010拄图7中，悬臂杆的弯曲应力为：M·vOr了：(1)OrM=P·Z(2)在弹性范围内：=易(3)将(1)、(2)代人(3)中，可得：图7孔连接器片簧受力模型=(4)图8片簧的界面图根据材料力学分析，司以计算出片簧的惯性矩：连接器的变形量小于产品材料的最大弹性变形量，产品尺寸设计合理。J0=c一3．3插入力分析(5)孔连接器与针连接器产品对接时，产品受力情：一3qb(R(6)况如下：一p

8、。)C1=—qcos,／'(7)高弹性铜材料弹性模量E为13500N／ram，最大抗拉强度Or为1175N／mm，受力点f为1．9mm，Q为1．9ram，R为2．2mm，为0．38，将数据代人以上公式，可得：=：=313500024_0．44mm3Er××．⋯⋯⋯按孔连接器和针连接器对接示意图可知，受力图9对接力学分析示意图点(Z等于1．9ram处)艿等于0．14mm，得因此，孔第3期