触摸笔弹簧卡扣设计
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VX680触摸笔弹簧卡扣设计
目的：一般设计为金属弹片固定触摸笔，VX680 3G因设计需要无法使用金属材质，改为树脂材质。
要求：材质为POM，通过耐久性测试。
一、塑料弹簧的知识
比起金属来，用最好的树脂做的弹簧在持续载荷下也会很快老化失效。
乙酰基聚合物在1000小时（大约6周）后失去原有弹力的50%，10,000小时后（大约1年），失去原有弹力的60%，而100,000小时后（大约11年）失去原有弹力的三分之二[2]。
弹簧的材料按特性不同，分别有抗蠕变性、载荷、疲劳极限和耐化学侵蚀性。
一、特性：
聚乙烯和聚丙烯便宜，但拉伸恢复性差，抗蠕变性差。
它们只能用于短期负荷，其疲劳响应中等，但抗化学侵蚀性好。
酰基共聚物较昂贵，但持续载荷特性好、抗蠕变性好，但它不适合在小于4PH值的酸性环境下工作。
线性硫化聚亚苯基材料比乙酰基共聚物更脆，更适合高负荷、小位移的应用。
它有好的抗蠕变性、好的抗疲劳特性，并能在高温下保持其韧性。
当它暴露在化学侵蚀条件下也能长期正常的工作。
尼龙在干燥条件下比较耐磨，但当它暴露在50%的相对湿度下时，其刚性下降达25%。
对于简单、偶尔使用的弹簧来说，选用ABS是合适的，但其抗蠕变性较差。
在材料中使用填充物可改善弹簧的特性。
在材料中填充玻璃纤维增加了刚性和强度，但其挠度受到限制。
环境温度也影响塑料弹簧的性能。
多数塑料在室温下特性最好，环境温度越高弹簧的材料越接近软化点。
二、受力计算：
悬臂梁弹簧
简支梁弹簧
设计公式：
悬臂梁弹簧：
1)P=EYwt3
4L3
2)σ=3EYt
2L2=6PL
wt2
简支梁弹簧：
1)P=4EYwt3
L3
2)σ=6EYt
L2=3PL
2wt2
式中 P = 载荷 (Kg)，E = 弹性模量(Kg/cm2 )，Y = 挠度 (cm)，t = 厚度 (cm)，L = 有效长度 (cm)，w = 宽度(cm)，σ = 弯曲应力 (Kg/cm2 )
注：简支梁弹簧比悬臂梁弹簧提供的载荷大
VX680机型分析
跌落时最大受力分析：
F 1-(m 1+m 2)g=(m 1+m 2)g
F 1-m 2g-f 静=m 2g
F 1= 2(m 1+m 2)g
f 静=2m 1g
P=f 静/f 系=2m 1g/f 系=2×0.05×9.8/0.14=7kg
弹片设计：
POM 弹性模量2.6~3.1GPa, 图中挠度Y=0.03cm,最大挠度Y=0.075cm, 宽度w=0.237cm,厚度t=0.1cm, 长度L=1.2cm 。
P =
4×3.1×105×0.03×0.237×0.131.23=5.1kg P =4×3.1×105×0.075×0.237×0.13
1.23
=12.75kg P
拉应变：
σ=F
应
s
截
F
应
×t=F2×t+F1×L
F1=P cosθ=
P
√1+tan2θ
F2=P sinθ
tanθ=
0.75
12
=0.0625
σ=F1×(tanθ+
L
t)
w×t
=
P×(tanθ+
L
t)
√1+tan2θ×w×t
=
12.75×(0.0625+12÷1)
√1+0.06252×2.37×10−3×1×10−3 =67.77×106Pa。
