彈簧觸指原理與應(yīng)用(彈簧觸指的主要參數(shù))

核心提示：彈簧觸指研究1.普通彈簧剛度彈性模量是彈性材料最重要、最具特征的力學(xué)性能之一。它表示物體變形的容易程度。用E表示。定義為理想材料小變形時(shí)的應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)變的比值。E以單位面積的力表示，單位為牛頓

彈簧接觸研究

1.普通彈簧剛度

彈性模量是彈性材料最重要和最具特征的力學(xué)性能之一。它表示物體變形的容易程度。用E表示。定義為理想材料小變形時(shí)的應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)變的比值。E以單位面積上的力表示，單位為N/m^2。模量的性質(zhì)取決于變形的性質(zhì)。剪切變形時(shí)的模量稱為剪切模量，用G表示；壓縮變形時(shí)的模量稱為壓縮模量，用K表示。模量的倒數(shù)稱為柔量，用J表示。

拉伸試驗(yàn)中得到的屈服極限b和強(qiáng)度極限S反映了材料承受力的能力，而伸長(zhǎng)率或截面收縮率則反映了材料收縮變形的能力。以表示材料抵抗內(nèi)部變形的容易程度的彈性范圍。在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，材料彈性模量E的意義通常體現(xiàn)在零件的剛度上。這是因?yàn)榱慵坏┌磻?yīng)力設(shè)計(jì)定型后，在彈性變形范圍內(nèi)的使用過程中，其剛度是通過載荷引起的變形量來判斷的。

式中——應(yīng)力引起的應(yīng)變

F---應(yīng)力

D---彈簧圈內(nèi)徑和外徑的平均值

G——剪切彈性模量

d——彈簧直徑

n---有效匝數(shù)

通常，引起單位應(yīng)變的載荷被視為零件的剛度。彈簧剛度的單位是N/mm，因此可以簡(jiǎn)化為：剛度=(G*d4)/(8*n*D3)。串聯(lián)彈簧剛度的計(jì)算公式為1/k=1/(k1)+1/(k2)，其中K為剛度。

為了提高零件的剛度E，即減少零件的彈性變形，可采用彈性模量高的材料，并可適當(dāng)增大承載截面積。剛度的重要性在于它決定了零件在使用過程中的穩(wěn)定性。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件和薄壁構(gòu)件尤其重要。因此，對(duì)于構(gòu)件的理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，彈性模量E是經(jīng)常使用的重要力學(xué)性能指標(biāo)。

圓柱彈簧剛度的計(jì)算公式也可以簡(jiǎn)化為：

F'=GD/8C4n；

其中G——剪切彈性模量；

D——彈簧節(jié)圓直徑；

C——繞組比，C=D/d；

d——彈簧絲直徑

橢圓截面彈簧的卷繞比為C=(D/d)*(b/a)2，

在

D——橢圓環(huán)長(zhǎng)軸節(jié)圓直徑

a——橢圓圓長(zhǎng)軸中半徑

b——橢圓圓短軸中半徑

d——彈簧絲直徑

橢圓形截面彈簧的伸展長(zhǎng)度為L(zhǎng)=n1D2，其中

n1——彈簧總?cè)?shù)

D——橢圓環(huán)長(zhǎng)軸直徑

2——長(zhǎng)度修正系數(shù)，根據(jù)b/a從下表中選擇：

2.彈簧觸指

斜圈彈簧是一種圓鋼絲彈簧，其鋼絲線圈呈橢圓形且傾斜。當(dāng)壓縮時(shí)，每個(gè)線圈都會(huì)單獨(dú)變形。無論線圈的哪一部分變形，整個(gè)彈簧都會(huì)做出反應(yīng)。這導(dǎo)致每個(gè)接觸點(diǎn)處的負(fù)載一致。

對(duì)于連接器，彈簧的端部將被焊接在一起以形成完整的環(huán)。在插座和插頭設(shè)計(jì)中，彈簧可以放置在插座和插頭中，以滿足每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)線圈尺寸的特定插入或拔出應(yīng)力要求。凹槽內(nèi)。當(dāng)凸槽插入凹槽時(shí)，彈簧的斜圈在持續(xù)的彈簧應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形，并產(chǎn)生阻力，直至線圈與凹槽配合。此時(shí)，彈簧圈的負(fù)載和凹槽的設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的彈簧應(yīng)力，從而需要相應(yīng)的拉拔力來斷開兩個(gè)部件。在微型連接器的卡扣上，徑向斜圈彈簧具有兩個(gè)關(guān)鍵功能，并且可以減少系統(tǒng)中的組件數(shù)量。

斜圈彈簧提供機(jī)械接頭的雙重功能，還可以維持公頭和母頭連接器之間的電路，從而最大限度地減少射頻干擾，適用于具有更復(fù)雜互連設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品。簡(jiǎn)單、緊湊的安裝型設(shè)計(jì)為軍事、工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中的互連設(shè)計(jì)提供了新的考驗(yàn)。電路的速度不斷提高，而電子元件的尺寸卻不斷減小。因此，連接器需要在更小的空間內(nèi)以更高的速度加工更多的信號(hào)，或者在更緊湊的空間中更多的觸點(diǎn)，連接器的尺寸越小，其獨(dú)特的彈性-變形曲線，寬廣的工作范圍-彈簧可以向上壓縮至35%，彈性相對(duì)穩(wěn)定，減少因溫差、公差等偏差造成的磨損，每個(gè)彈簧圈均可獨(dú)立發(fā)揮作用。

應(yīng)力狀態(tài)分析

應(yīng)力與應(yīng)變曲線

由于彈簧觸指結(jié)構(gòu)的特殊性，將普通彈簧的剛度評(píng)估轉(zhuǎn)化為彈簧觸指插入力（或應(yīng)力應(yīng)變）的評(píng)估。該指標(biāo)的測(cè)試是在模擬工況下進(jìn)行的：首先對(duì)彈簧觸指進(jìn)行測(cè)試。指施加力，然后觀察其變形來評(píng)定彈簧的“軟度”和“硬度”。該指標(biāo)直接關(guān)系到高壓開關(guān)分合是否順暢。測(cè)試該指標(biāo)需要一臺(tái)測(cè)功機(jī)和一套模具來模擬彈簧觸指的工作狀態(tài)。由于技術(shù)保密，廠家目前沒有提供更具體的檢驗(yàn)計(jì)劃。經(jīng)過對(duì)接觸系統(tǒng)的研究，提出以下三種檢測(cè)方案：

1.將彈簧觸指從焊接點(diǎn)斷開，固定一端，將另一端連接至測(cè)功機(jī)。對(duì)測(cè)力計(jì)施加不同的力，記錄每個(gè)力下的彈簧伸長(zhǎng)量，并繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線，然后選擇最適合我們產(chǎn)品的彈簧觸指；

2、模擬彈簧觸指的工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)一套模具，如下圖，在模擬導(dǎo)體的軸線上施加力F，使軸線下降到相同的高度H。不同剛度的觸頭要求不同力，從中選擇適合我公司的產(chǎn)品；

3.用力轉(zhuǎn)2或3圈，同時(shí)記錄尺寸H的變化?？梢缘玫揭幌盗械牧拖鄳?yīng)的H。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可以選擇最適合我公司的產(chǎn)品：

以上每種方法的關(guān)鍵都是通過積累數(shù)據(jù)來確定我們的數(shù)據(jù)庫，并通過實(shí)驗(yàn)來確定哪些數(shù)據(jù)對(duì)我們來說是最合理的。

在使用中，彈簧圈的內(nèi)徑（或外徑，取決于用途）更為關(guān)鍵。它直接與接觸座或?qū)щ姉U配合。匝數(shù)不是關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)閺椈捎|點(diǎn)的電阻一般為4至5微歐。高達(dá)7至8微歐姆。如果有100匝，則每匝的電阻為0.05微歐。一般來說，1到2圈的差異對(duì)性能影響不大。電阻、內(nèi)（外）徑、插入力（或應(yīng)力應(yīng)變）、化學(xué)成分和硬度是五個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。

據(jù)一家公司介紹，鈹青銅堅(jiān)硬而堅(jiān)固，他們已經(jīng)用鋯銅取代了它（ABB已經(jīng)取代了它）。大家還應(yīng)該考慮彈簧觸指選擇什么材料，并吸取別人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。