【文章內(nèi)容簡介】 酸丁二醇酷 (PBT)被稱為五大工程塑料；耐熱性更高的氟塑料、聚苯硫醚 (PPS)、聚諷 (PsF)等叫做高性能工程塑料或特種工程塑料；有 些通用塑料經(jīng)現(xiàn)代技術(shù)改性所得產(chǎn)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，也常被稱為工程塑料。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后，全球工程塑料的消費(fèi)量每年在 1000萬噸左右，并以每年 %的速度遞增，預(yù)計(jì) 2020年用量可達(dá)到 2350萬噸。 工程塑料的性能主要取決于高分子化合物的化學(xué)組成、相對分子質(zhì)量、分子結(jié)構(gòu)和物理狀態(tài)。工程塑料具有下列優(yōu)良的特性： 突出的優(yōu)點(diǎn)之一是密度低，工程塑料的密度通常在 —，只有鋼鐵材料的 1/8—1/4。 較高的比強(qiáng)度（強(qiáng)度對重量的比），現(xiàn)在聚芳 酯的比強(qiáng)度已經(jīng)超過鋼鐵。 良好的電絕緣性，許多電子電器產(chǎn)品都離不開它。 化學(xué)穩(wěn)定性好，有良好的抗化學(xué)腐蝕性，如有 “塑料王 ”之稱的聚四氟乙烯，任何介質(zhì)都難以腐蝕。 優(yōu)良的耐磨、減摩和自潤滑性，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，可以在各種液體、邊界和干的摩擦條件下工作。 良好的異物埋沒性和就范性，在有摩?；螂s質(zhì)存在的惡劣條件下工作的零件，如齒輪，偶遇堅(jiān)硬雜質(zhì)時(shí)，會因塑料的異物埋沒性和就范性而將雜質(zhì)埋沒在齒輪內(nèi)或發(fā)生適當(dāng)形變而繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不會像鋼齒輪那樣發(fā)生咬死或刮傷現(xiàn)象。 良好的吸振性、抗沖擊性、抗疲勞強(qiáng)度以及消聲性，對于運(yùn)動中的機(jī)械零件，可使其達(dá)到平穩(wěn)無聲運(yùn)轉(zhuǎn)。 但工程塑料的力學(xué)強(qiáng)度、硬度和耐熱性不如金屬，力學(xué)強(qiáng)度低，拉伸強(qiáng)度約三江學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 為鋼的 1/10；一般只能在 100℃ 左右工作，少數(shù)可達(dá) 200℃ ，熱導(dǎo)率只有鋼鐵的1/(200300)，尺寸穩(wěn)定性差，膨脹收縮變形較金屬打，線膨脹系數(shù)約為鋼的 5 倍；耐久性差，長期受重力左右易產(chǎn)生疲勞，在室外長期受紫外線作用，易降低性能。 工程塑料大都具有可塑性和熔融流動特性，可以采用熱壓、擠出、注射、吹塑、壓延等成型方法成批生產(chǎn)，比金屬加工的工藝簡單 、工時(shí)少、耗能低、成本低。 低壓電器對塑料材料的一般要求 塑料應(yīng)用于電器產(chǎn)品上，主要是基于它的絕緣性。從電性能方面考慮，塑料可大致分為三類：第一類是非極性的或稍帶極性的塑料，如通用塑料中的大部份烯烴類塑料，像 PE、 PP、 PS 等。這類材料的介電常數(shù)和介電損耗低，電阻率高，而且不受外界頻率和溫度、濕度的影響。第二類是極性大的材料，如有增塑劑的PVC、酚醛模塑料以及尼龍等。它們的介電強(qiáng)度和介電損耗比第一類大得多，且電阻率也較低。第三類材料介于一二類之間，介電常數(shù)在 3～ 5之間， tanδ在 103～102之 間，電阻在 1014～ 1016Ω之間，這類材料有有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、聚碳酸酯、 PBT、聚酰亞胺等。值得注意的是，第二類和第三類塑料受外界頻率、溫度和濕度的影響很大。但對于低壓電器用塑料而言，電絕緣性往往并不很重要，這是因?yàn)橛捎诮^緣引起的問題很少，一般塑料都能勝任低壓電器對材料絕緣性的要求。相比之下，其他性能就顯得更重要些，這些性能包括：力學(xué)性能、熱性能、阻燃性能、加工性能、是否環(huán)保、性價(jià)比和使用壽命等。 本課題選用的材料 聚碳酸酯、尼龍和 PBT雖然屬于第二三類材料，但由于其優(yōu)異的力學(xué)性能、熱性能和加工性能，被低壓電器制造商選為首選材料。 而在這三種材料中， PBT力學(xué)性能優(yōu)良，力學(xué)強(qiáng)度高，在長時(shí)間高載荷作用下變形小。耐熱性優(yōu)良，長期使用溫度 130℃ ，短時(shí)使用溫度 200℃ ，遠(yuǎn)高于聚甲醛和聚碳酸酯。 PBT在較高溫度下仍具有良好的尺寸穩(wěn)定性。盡管制品在與流動方向垂直時(shí)的尺寸變化率相對比與流動方向相同時(shí)為打，但與其他一些工程塑料相比，其在 100℃ 以上高溫下的尺寸穩(wěn)定性仍然是十分優(yōu)良的。 PBT具有優(yōu)良的電絕緣性，其體積電阻率 1016Ωcm。它與聚酰胺等工程塑料不同，即使在溫度、濕度變化范圍很廣的情況下 ，其體積電阻率等電性能仍能基本保持不變。因此，即使在十分苛刻的工作條件下，也不會發(fā)生漏電情況。 三江學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 PBT對于有機(jī)溶劑具有很強(qiáng)的抵抗力，但由于其屬于聚酯類高分子化合物，因此不耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及苯酚等化學(xué)藥品。另外，在 50℃ 一下的溫水中，其性能基本不受影響，但在熱水中，力學(xué)強(qiáng)度將明顯下降。 PBT還具有良好的成型流動性，可以制得厚度較薄的制品。另外， PBT是整個(gè)工程塑料中吸水率最低的品種之一， PBT因吸水而導(dǎo)致制品尺寸的變化也極小，因此 PBT在成型時(shí)，基本可以忽略不計(jì)。 對于本課題所 設(shè)計(jì)的 LED燈具來說，發(fā)熱是不可避免的，因此， PBT的熱穩(wěn)定性就顯得至關(guān)重要，尤其是它的電阻率能保持不變。另外， PBT的其他諸如優(yōu)良的力學(xué)性能、良好的加工性能等都能滿足本次設(shè)計(jì)的需要，因此，經(jīng)過綜合考慮，本次設(shè)計(jì)的燈具的外殼、旋鈕開關(guān)等零部件選用 PBT材料。 三江學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第三章 LED 燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) LED 燈具設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo) 對于本次設(shè)計(jì)的便攜式 LED 燈具主要有兩個(gè)方面的技術(shù)要求，即光強(qiáng)的要求與具體尺寸的要求。 因?yàn)橐媳銛y式的要求，因此對于具體輪廓尺寸做出了如下規(guī)定，需達(dá) 到80*80*50（長 *寬 *高）單位 mm，或更小。 光強(qiáng)的要求，需達(dá)到普通照明光源亮度的要求，即達(dá)到 80mcd 或以上?；诖饲闆r，兩節(jié) 7 號 AAA 電池即 3 伏電壓即可驅(qū)動 LED 燈泡，另外，其光強(qiáng)不是特別高，發(fā)熱量不高，因此也可省略對散熱做過多的設(shè)計(jì)。 LED 燈具設(shè)計(jì)方案與分析 燈蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 燈蓋分為上燈蓋與下燈蓋兩部分，但它們的內(nèi)部空間基本相同，因此，首先設(shè)計(jì)它們的內(nèi)部空間。在燈蓋的內(nèi)部空間中需裝下以下幾個(gè)部分：電池、開關(guān)、電路板、燈泡、反光杯、玻璃片等部分。在此次設(shè)計(jì)中，燈蓋被主要分 為兩個(gè)部分，一個(gè)部分為主體部分，主要放置電池、開關(guān)等零部件；另一個(gè)部分為燈頭部分，主要放置燈泡、反光杯等部分。而電路板位于兩部分之間。 見圖 和圖 。下面對于兩圖作如下說明： 對于塑料件來說，它可以使用搭扣或粘合來實(shí)現(xiàn)裝配，因此，在本次的設(shè)計(jì)中也充分利用塑料件的特點(diǎn)，未使用金屬件件中常見的螺紋、螺栓等鏈接形式。在上下燈蓋的裝配設(shè)計(jì)中，我使用了一對較長的搭扣來時(shí)間它們的裝配，即易于裝配也易于拆卸。 而對于它們的外形（以上燈蓋為主），需與開關(guān)、旋轉(zhuǎn)盤等小配合設(shè)計(jì)，使保持整體的和諧統(tǒng)一，而又不失實(shí)用性。 對 于下燈蓋來說，有一個(gè)上燈蓋沒有的部分，那就是電池的開口處。需要留有一個(gè)足夠的空間來放置電池與更換電池，而在這個(gè)空間上還必須設(shè)置一個(gè)電池蓋，使其更加科學(xué)與美觀。 三江學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 上燈蓋結(jié)構(gòu)草圖 圖 下燈蓋結(jié)構(gòu)草圖 開關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 此次的開關(guān)的設(shè)計(jì)采用旋鈕式。由于本次設(shè)計(jì)的燈具整體比較小巧，但是開關(guān)卻不能跟這個(gè)風(fēng)，因?yàn)?，如果旋鈕開關(guān)設(shè)計(jì)的太小，則會使的人們在使用是打開和關(guān)閉燈具顯得麻煩或不自然，不符合人體工程學(xué)原理。 因此，在此次 的設(shè)計(jì)中，對于旋鈕開關(guān)的設(shè)計(jì)可謂是下了很大的功夫，必須把旋鈕開關(guān)做得足夠大，而且還要與整體風(fēng)格和諧統(tǒng)一。所以，為了配合旋鈕開關(guān)，在上燈蓋的外形設(shè)計(jì)中也必須做出改變，以配合旋鈕開關(guān)。 開關(guān)最重要的便是接通和斷開電源。對于本次設(shè)計(jì)，采用的是旋鈕式的開關(guān)，以旋轉(zhuǎn) 180 度為打開 /關(guān)閉電源。在旋轉(zhuǎn) 180 度處設(shè)置一個(gè)與開關(guān)下部相配合的部件，使其配合，從而接通電源；再回轉(zhuǎn) 180 度時(shí)，它們分離，從而斷開電源。 如圖 所示。 三江學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 旋蓋開關(guān)結(jié)構(gòu)草圖 旋轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)盤位于燈具主體的最下部，與 下燈蓋相配合。 旋轉(zhuǎn)盤的主要作用： （ 1）使得燈具能水平 360176。 旋轉(zhuǎn)，便于人們使用。 （ 2）在旋轉(zhuǎn)盤下方接配套器件，如：夾子（使人們能把燈具夾在帽檐等方便的地方以便解放人們的雙手，更加符合便攜性的特點(diǎn)）、頭箍（可以將燈具安置