机械设计制造及其自动化专业毕业论文(设计)——便携式led灯具结构设计与分析(编辑修改稿)

机械设计制造及其自动化专业毕业论文(设计)——便携式led灯具结构设计与分析(编辑修改稿)内容摘要：

程塑料；耐热性更高的氟塑料、聚苯硫醚 (PPS)、聚讽 (PsF)等叫做高性能工程塑料或特种工程塑料；有 些通用塑料经现代技术改性所得产品如活性聚丙烯 (PP)，其性能提高到接近上述典型的工程塑料水平，也常被称为工程塑料。 进入 21 世纪后，全球工程塑料的消费量每年在 1000万吨左右，并以每年 %的速度递增，预计 20xx年用量可达到 2350万吨。 工程塑料的性能主要取决于高分子化合物的化学组成、相对分子质量、分子结构和物理状态。 工程塑料具有下列优良的特性： 突出的优点之一是密度低，工程塑料的密度通常在 —，只有钢铁材料的 1/8—1/4。 较高的比强度（强度对重量的比），现在聚芳 酯的比强度已经超过钢铁。 良好的电绝缘性，许多电子电器产品都离不开它。 化学稳定性好，有良好的抗化学腐蚀性，如有 “塑料王 ”之称的聚四氟乙烯，任何介质都难以腐蚀。 优良的耐磨、减摩和自润滑性，如聚酰胺、聚碳酸酯及聚四氟乙烯等工程塑料制的耐摩擦零件，可以在各种液体、边界和干的摩擦条件下工作。 良好的异物埋没性和就范性，在有摩粒或杂质存在的恶劣条件下工作的零件，如齿轮，偶遇坚硬杂质时，会因塑料的异物埋没性和就范性而将杂质埋没在齿轮内或发生适当形变而继续运转，不会像钢齿轮那样发生咬死或刮伤现象。 良好的吸振性、抗冲击性、抗疲劳强度以及消声性，对于运动中的机械零件，可使其达到平稳无声运转。 但工程塑料的力学强度、硬度和耐热性不如金属，力学强度低，拉伸强度约三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 6 为钢的 1/10；一般只能在 100℃ 左右工作，少数可达 200℃ ，热导率只有钢铁的1/(200300)，尺寸稳定性差，膨胀收缩变形较金属打，线膨胀系数约为钢的 5 倍；耐久性差，长期受重力左右易产生疲劳，在室外长期受紫外线作用，易降低性能。 工程塑料大都具有可塑性和熔融流动特性，可以采用热压、挤出、注射、吹塑、压延等成型方法成批生产，比金属加工的工艺简单 、工时少、耗能低、成本低。 低压电器对塑料材料的一般要求 塑料应用于电器产品上，主要是基于它的绝缘性。 从电性能方面考虑，塑料可大致分为三类：第一类是非极性的或稍带极性的塑料，如通用塑料中的大部份烯烃类塑料，像 PE、 PP、 PS 等。 这类材料的介电常数和介电损耗低，电阻率高，而且不受外界频率和温度、湿度的影响。 第二类是极性大的材料，如有增塑剂的PVC、酚醛模塑料以及尼龙等。 它们的介电强度和介电损耗比第一类大得多，且电阻率也较低。 第三类材料介于一二类之间，介电常数在 3～ 5之间， tanδ在 103～102之 间，电阻在 1014～ 1016Ω之间，这类材料有有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、聚碳酸酯、 PBT、聚酰亚胺等。 值得注意的是，第二类和第三类塑料受外界频率、温度和湿度的影响很大。 但对于低压电器用塑料而言，电绝缘性往往并不很重要，这是因为由于绝缘引起的问题很少，一般塑料都能胜任低压电器对材料绝缘性的要求。 相比之下，其他性能就显得更重要些，这些性能包括：力学性能、热性能、阻燃性能、加工性能、是否环保、性价比和使用寿命等。 本课题选用的材料 聚碳酸酯、尼龙和 PBT虽然属于第二三类材料，但由于其优异的力学性能、热性能和加工性能，被低压电器制造商选为首选材料。 而在这三种材料中， PBT力学性能优良，力学强度高，在长时间高载荷作用下变形小。 耐热性优良，长期使用温度 130℃ ，短时使用温度 200℃ ，远高于聚甲醛和聚碳酸酯。 PBT在较高温度下仍具有良好的尺寸稳定性。 尽管制品在与流动方向垂直时的尺寸变化率相对比与流动方向相同时为打，但与其他一些工程塑料相比，其在 100℃ 以上高温下的尺寸稳定性仍然是十分优良的。 PBT具有优良的电绝缘性，其体积电阻率 1016Ωcm。 它与聚酰胺等工程塑料不同，即使在温度、湿度变化范围很广的情况下 ，其体积电阻率等电性能仍能基本保持不变。 因此，即使在十分苛刻的工作条件下，也不会发生漏电情况。 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 7 PBT对于有机溶剂具有很强的抵抗力，但由于其属于聚酯类高分子化合物，因此不耐强酸、强碱及苯酚等化学药品。 另外，在 50℃ 一下的温水中，其性能基本不受影响，但在热水中，力学强度将明显下降。 PBT还具有良好的成型流动性，可以制得厚度较薄的制品。 另外， PBT是整个工程塑料中吸水率最低的品种之一， PBT因吸水而导致制品尺寸的变化也极小，因此 PBT在成型时，基本可以忽略不计。 对于本课题所 设计的 LED灯具来说，发热是不可避免的，因此， PBT的热稳定性就显得至关重要，尤其是它的电阻率能保持不变。 另外， PBT的其他诸如优良的力学性能、良好的加工性能等都能满足本次设计的需要，因此，经过综合考虑，本次设计的灯具的外壳、旋钮开关等零部件选用 PBT材料。 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 8 第三章 LED 灯具的结构设计 LED 灯具设计的技术指标 对于本次设计的便携式 LED 灯具主要有两个方面的技术要求，即光强的要求与具体尺寸的要求。 因为要符合便携式的要求，因此对于具体轮廓尺寸做出了如下规定，需达 到80*80*50（长 *宽 *高）单位 mm，或更小。 光强的要求，需达到普通照明光源亮度的要求，即达到 80mcd 或以上。 基于此情况，两节 7 号 AAA 电池即 3 伏电压即可驱动 LED 灯泡，另外，其光强不是特别高，发热量不高，因此也可省略对散热做过多的设计。 LED 灯具设计方案与分析 灯盖的结构设计 灯盖分为上灯盖与下灯盖两部分，但它们的内部空间基本相同，因此，首先设计它们的内部空间。 在灯盖的内部空间中需装下以下几个部分：电池、开关、电路板、灯泡、反光杯、玻璃片等部分。 在此次设计中，灯盖被主要分 为两个部分，一个部分为主体部分，主要放置电池、开关等零部件；另一个部分为灯头部分，主要放置灯泡、反光杯等部分。 而电路板位于两部分之间。 见图 和图。 下面对于两图作如下说明： 对于塑料件来说，它可以使用搭扣或粘合来实现装配，因此，在本次的设计中也充分利用塑料件的特点，未使用金属件件中常见的螺纹、螺栓等链接形式。 在上下灯盖的装配设计中，我使用了一对较长的搭扣来时间它们的装配，即易于装配也易于拆卸。 而对于它们的外形（以上灯盖为主），需与开关、旋转盘等小配合设计，使保持整体的和谐统一，而又不失实用性。 对 于下灯盖来说，有一个上灯盖没有的部分，那就是电池的开口处。 需要留有一个足够的空间来放置电池与更换电池，而在这个空间上还必须设置一个电池盖，使其更加科学与美观。 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 9 图 上灯盖结构草图 图 下灯盖结构草图 开关的结构设计 此次的开关的设计采用旋钮式。 由于本次设计的灯具整体比较小巧，但是开关却不能跟这个风，因为，如果旋钮开关设计的太小，则会使的人们在使用是打开和关闭灯具显得麻烦或不自然，不符合人体工程学原理。 因此，在此次 的设计中，对于旋钮开关的设计可谓是下了很大的功夫，必须把旋钮开关做得足够大，而且还要与整体风格和谐统一。 所以，为了配合旋钮开关，在上灯盖的外形设计中也必须做出改变，以配合旋钮开关。 开关最重要的便是接通和断开电源。 对于本次设计，采用的是旋钮式的开关，以旋转 180 度为打开 /关闭电源。 在旋转 180 度处设置一个与开关下部相配合的部件，使其配合，从而接通电源；再回转 180 度时，它们分离，从而断开电源。 如图 所示。 三江学院 20xx 届本科生毕业设计（论文） 10 图 旋盖开关结构草图 旋转盘的结构设计 旋转盘位于灯具主体的最下部，与 下灯盖相配合。 旋转盘的主要作用： （ 1）使得灯具能水平 360176。 旋转，便于人们使用。 （ 2）在旋转盘下方接配套器件，如：夹子（使人们能把灯具夹在帽檐等方便的地方以便解放人们的双手，更加符合便携性的特点）、头箍（可以将灯具安置在头箍之上，以方便需要在昏暗条件下工。