環(huán)保健身無電手電筒（LED手電筒）的設計論文

1、摘要：傳統(tǒng)手電筒使用普通干電池作為能源,長期放置會出現(xiàn)漏液現(xiàn)象,從而導致產品損壞,且干電池使用完后處置不當會造成環(huán)境污染.環(huán)保健身手電筒不使用干電池,內置高效機械發(fā)電裝置,節(jié)約能源,且不污染環(huán)境,可隨時使用.體現(xiàn)了當今社會倡導的綠色環(huán)保概念和以人為本的設計理念. 此手電筒的最大優(yōu)點就是不用電，采用手壓發(fā)電原理工作，經整流后，作為LED發(fā)光照明時的電源，手壓1分鐘可以照明1小時，5-8分鐘可以持續(xù)照明5個小時。射出的光線接近自然光，亮度高，射程可以達到10-20米。只要用手輕輕壓一壓，就會立即產生電壓電流使燈泡投射出純白光亮，老人、小孩都能使用。關鍵詞： LED手電筒 齒輪 鋰電池 發(fā)電機 整流

2、電路 LED控制驅動電路 General dry battery is used as power supply for traditional flash-light . Leakage will happen over a long period of time and damage the product. Besides, improper disposal of dry battery will cause pollution to environment. Environmental-friendly flashlight is provided with a built-in h

3、igh-efficient generator in substitution of dry battery, to save energy without producing any pollution to environment . It is easily operated at any time, reflecting the green and environmental-oriented design principles. This flashlight biggest merit does not use electricity, uses the hand to press

4、 the electricity generation principle work, after the rectification, took when LED illumination illumination the power source, the hand presses 1 minute to be possible to illuminate for 1 hour, 5-8 minute may illuminate continually for 5 hours.Projects the light close natural light, brightness is hi

5、gh, the firing distance may amount to 10-20 meter.So long as presses gently with the hand, can produce the voltage electric current immediately. Enable the light bulb to project pure white luminous, the old person, the children all can use.Key word: LED flashlight tube wheel lithium battery generato

6、r commutation electric circuit LED control actuation electric circuit前 言 本文研究課題的主要內容是針對現(xiàn)在使用最廣泛的手電筒，它是通過各類電池來發(fā)光，而電池主要有一次性電池、二次電池和汽車電池。一次性電池包括紐扣電池、普通鋅錳干電池和堿電池，一次性電池多含汞。二次電池主要指充電電池，其中含有重金屬鎘。汽車廢電池中含有酸和重金屬鉛。 廢棄在自然界電池中的汞進入土壤或水源，再通過農作物進入人體，損傷人的腎臟。在微生物的作用下，無機汞可以轉化成甲基汞，聚集在魚類的身體里，人食用了這種魚后，甲基汞會進入人的大腦細胞，使人的神經系統(tǒng)

7、受到嚴重破壞，重者會發(fā)瘋致死。著名的日本水俁病就是甲基汞所致。電池中的鎘滲出污染土地和水體，最終進入人體使人的肝和腎受損，也會引起骨質松軟，重者造成骨骼變形。汽車廢電池中含有的酸和重金屬鉛泄漏到自然界可引起土壤和水源污染，最終對人體造成危害。我們常用的手電筒大多需要一次性電池來供電，電池是很浪費的，電量用完了電筒就不工作，就需要購買新的電池，但是在遇到夜晚工作或出行的時候就麻煩了。并且我們常用的手電筒體積比較大，根本就不便于隨身攜帶，常放于家中，需要用的時候就要回家去拿，又浪費時間又不方便。所以基于這樣的情況，我們研究并開發(fā)了一種新的產品環(huán)保健身無電手電筒。本課題的主要工作是環(huán)保健身無電手電筒

8、的結構設計和完成產品的各項技術指標，爭取在電壓幅值或其他方面超過現(xiàn)有的水平。圍繞產品的設計，在整個設計過程中應用計算機輔助技術，計算機輔助設計包括的內容很多，如：計算機仿真、計算機輔助繪圖、計算機輔助設計過程管理等。在產品造型設計中，綜合運用了計算機輔助設計。包括帶有創(chuàng)造性的設計（方案的構思、工作原理的擬定等）和非創(chuàng)造性的工作，如繪圖、設計計算等。創(chuàng)造性的設計需要發(fā)揮人的創(chuàng)造性思維能力，創(chuàng)造出以前不存在的設計方案，這項工作由課題組共同研究討論來完成。非創(chuàng)造性的工作是一些繁瑣重復性的計算分析和信息檢索，借助計算機來完成。目 錄 題目 環(huán)保健身無電手電筒一、環(huán)保健身無電手電筒的簡介 （一）LED手

9、電筒的分類 1 1. LED手電筒的類型 1 2.手動充電LED手電筒 1 3. 采用三只電池的多燈頭型1 4. 單燈頭大功率LED手電筒2 5. 塑料殼可充電LED手電筒2（二）LED手電筒的工作原理 2二、環(huán)保健身LED手電筒的基本結構（一）齒輪齒條 21.齒輪的構造22.齒輪的基本參數(shù)43.齒條的特點7（二）外殼 81.外殼材料分析82.外殼的加工及加工工藝注意事項93.外殼形狀的設計10（三）彈簧101.彈簧剛度與彈簧特性的關系122.圓柱螺旋扭轉彈簧有關參數(shù)標準13（四）LED發(fā)光管17 1. LED在照明領域的前景17 2.LED的結構及發(fā)光原理.213.LED的特點214.單色光

10、LED的種類及其發(fā)展歷史225.單色光LED的應用236.白光LED的開發(fā) 237.大功率LED燈驅動電源的技術方案和功能模塊 25（五）鋰電池的介紹 311.鋰電池的概念 312.鋰電池的特點 323.鋰電池的結構 324.鋰電池的充放電要求 32三、內部電路（一）整個內部電路的分析 35（二）充電電路的分析 36（三）整流電路的分析 37（四）LED驅動控制 39 1.驅動LED的并聯(lián)電路 39參考文獻 42致謝 43一、環(huán)保健身無電電筒的簡介環(huán)保健身手電筒既是LED手壓式手電筒，采用LED發(fā)光二極管、鋰電池、齒輪等零件組成的。 1.LED手電筒的類型 目前市場上各類照明用手電筒，主要有塑

11、料手電筒、LED手電筒、鐵手電筒、鋁合金手電筒、不銹鋼手電筒、手搖手電筒、環(huán)保手電筒、電蚊拍手電筒等許多種類。這里我們重點了解下LED手電筒的分類。目前常見的LED手電筒有小巧的鑰匙扣型、多燈頭型、單燈頭大功率型等。從電源的類型來看，有采用一只AA電池或一只AAA電池，有的采用三只AAA電池，也有的采用三個紐扣電池的，還有采用手動發(fā)電的等等。1.小巧型LED手電筒 小巧型LED手電筒是指采用一個AA電池或AAA電池的多燈頭小手電筒，或是采用三個紐扣電池的袖珍手電筒或者鑰匙扣手電筒。這類小巧型LED手電筒的聚光效果也較差，耗電還較大，但在城市中用于臨時應急照明或夜間看物等并非長時間使用的情況下，

12、還是有一定的實用價值。這種電筒由于使用時間不多，常常是存放起來臨時使用，因此最好采用密封較好的堿性電池（一般可以存放兩三年不致失效），不要用普通碳性電池，以免長時間不用會流出電解液而損壞手電筒。 2.手動充電LED手電筒手動充電LED手電筒有兩種類型。一類是這種手電筒中有一個活動的圓柱形磁體，在手搖動時能在一個線圈中滑動，線圈產生電流并經整流后對蓄電池充電，點亮一個LED發(fā)光。另一烊是用手壓帶動發(fā)電機轉動的手電筒，這種手電筒的價格更低，但是這類手動發(fā)電的LED手電筒大多可靠性不好。 3.采用三只電池的多燈頭型燈頭（即LED）數(shù)從十幾個至二三十個，多的達到四十多個燈頭。電筒的外殼大多是采用鋁合金

13、制造，電筒的開關有的設置在尾部，有的設置在側前部位，側前部開關用起來較方便些。由于高亮度LED的燃點電壓約在3V左右，所以這種用三個AAA電池的LED手電筒不需要進行升壓就能直接點亮，因此電源的效率較高，僅有很小的能量消耗在限流電阻上。需注意的是，并不是LED數(shù)量越多就越好。還要注意的是，要看看燈頭后面是否有質量較好的反光膜，它能把LED散射的光線反射出來，可以提高手電筒亮度的20%30%這種多燈頭手電筒的主要缺點是聚光效果不太好，明顯不如普通手電筒的聚光效果好，因此照射到遠距離物體上時就顯得不夠亮。 4.單燈頭大功率LED手電筒單燈頭大功率LED手電筒，是指采用一只功率為1W5W的單個LED

14、 發(fā)光的手電筒。這種單燈頭手電筒所用的大功率LED，有采用國產的也有采用進口的。一般來說進口的大功率LED發(fā)光效果較高，但價格要高得多。這種單燈頭大功率LED手電筒的最大優(yōu)點是聚效果較好，不過還是要看電筒的聚光罩的制作是否精良。制造較正規(guī)的單燈頭大功率LED手電筒，其聚光效果接近普通手電筒，而且亮度還要高一些。 .塑料殼可充電LED手電筒采用塑料外殼的可充電手電筒，往往是較廉價的采用鉛酸蓄電池的多頭LED手電筒。這種手電筒的燈頭從五個至二十多個不等，并且還自帶電容降壓的充電器，充電也還方便。這類塑料外殼可充電LED手電筒，售價一般都不高。這類手電筒的聚光效果也不太好，但總體亮度不錯，其主要缺點

15、所用鉛酸電池需要經常充電才能使蓄電池不致提前失效；即使維護較好，這類鉛酸電池也只能用一年多就會失效。這種手電筒是將鉛酸電池與手電筒做成一體的結構，失效后一般還不易更換。（二）工作原理：當把手壓下去時通過手 柄上的齒條帶動齒輪這轉動，齒輪再通過輪軸上的齒輪帶動，發(fā)電機構的蓋子轉動，蓋子中置有磁鐵，磁鐵隨著蓋子的轉動向一個方向轉動，。在閉合回路中形成磁場中切割磁感線的現(xiàn)象，這樣就產生電流。內有鋰充電電池，電能存儲在內打開開關就會發(fā)亮。開關打到1時由電池供電LED亮,當開關打到2時LED滅,若同時手壓機動開關,馬達轉動LED亮,同時會給電池充電。二、環(huán)保健身LED手電筒的基本結構（一） 齒輪齒條齒輪

16、傳動：齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，型式多、應用廣泛。其主要特點是：效率高、結構緊湊、工作可靠、傳動比穩(wěn)定等?？勺龀砷_式、半開式及封閉式傳動。失效形式主要有輪齒折斷、齒面點銹、齒面磨損、齒面膠合及塑性變形等。 常用的漸開線齒輪有直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、標準錐齒齒輪傳動、圓弧齒圓柱齒傳動等。1.齒輪的構造 圖3-332. 齒輪的基本參數(shù)通過強度計算，確定了分度圓、齒頂圓、齒根圓、齒寬等主要尺寸以后，還需進一步確定輪緣、輪輻和輪轂等的結構形式和尺寸。這些結構形式和尺寸主要根據(jù)工藝要求和經驗資料確定。 直徑較小的鋼質齒輪，當齒根圓直徑與軸徑接近時，可以將齒輪和軸做成整體的，稱為齒

17、輪軸。如果齒輪的直徑大得多，則應把齒輪和軸分開來制造。頂圓直徑 da500mm的齒輪可以是鍛造的或鑄造的。正確嚙合條件 一對漸開線齒廓能保證恒定傳動比傳動，但這并不表明任意兩個漸開線齒輪都能相互搭配并正確嚙合傳動。漸開線齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等。這樣，一對齒輪的傳動比可寫成： 2=d2/d1=z2/z1）w1/wi= 安裝成節(jié)圓與分度圓相重合的一對標準齒輪的中心距稱為正確安裝的中心距或標準中心距，用a表示， a=m/2*(z1+z2) 應當指出，分度圓和壓力角是單獨一個齒輪所具有的幾何參數(shù)，而節(jié)圓和嚙合角是兩個齒輪嚙合時才出現(xiàn)的嚙合參數(shù)。標準齒輪只有在正確安裝時分度圓

18、與節(jié)圓才重合，壓力角與嚙合角才相等；否則，分度圓與節(jié)圓是不重合的，壓力角與嚙合角也是不等的。 （二）漸開線齒輪連續(xù)傳動條件 一對齒輪嚙合傳動時，前一對輪齒即將分離以前，后一對輪齒必須進入嚙合。否則傳動就會中斷。為了弄清楚連續(xù)傳動應滿足的條件，首先討論一下輪齒的嚙合過程。圖333中設O1輪為主動，O2輪為從動，它們的轉動方向如圖所示。一對齒廓開始嚙合時，應是主動輪的齒根部分與從動輪的齒頂接觸，所以開始嚙 合點是從動輪的齒頂圓與嚙合線的交點。當兩輪繼續(xù)轉動時，嚙合點的位置沿嚙合線移動，O2輪齒廓上的接觸點由齒頂向齒根移動，而O1輪齒廓上的接觸點則由齒根向齒頂移動。終止嚙合點是主動輪的齒頂圓與嚙合線

19、的交點。這兩個交點的連線為嚙合的實際軌跡，故稱為實際嚙合線段。在分度圓上，一對齒從開始嚙合到終止嚙合所經過的弧線距離稱為嚙合弧，圖333中圓弧就是嚙合弧。 表示，即：e如果嚙合弧FG大于周節(jié)P，當前一對齒正要在終止嚙合點分離時，后一對齒已經在嚙合線上K點嚙合，故能保證連續(xù)正確傳動。如果嚙合弧小于周節(jié)，則當前一對齒在嚙合線上的E點終止嚙合時，后一對齒還未進入嚙合。這時傳動就出現(xiàn)中斷，并引起沖擊。由此可知，為了保證漸開線齒輪連續(xù)以恒定傳動比傳動，嚙合弧必須大于周節(jié)。嚙合弧與周節(jié)之比稱為重合度（或重疊系數(shù)），用（347） 1.11.4。對于標準齒輪傳動，一般都能滿足這一條件。重合度愈大，表示兩對齒同

20、時嚙合的時間愈長，傳動愈平穩(wěn)。e在一般機械制造中常使標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸關系 模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)及頂隙系數(shù)均取標準值，分度圓上齒厚與齒槽寬相等的齒輪稱為標準齒輪。因此，對于標準齒輪有： /2（339）psep/2=m一對標準齒輪傳動正確安裝時，兩齒輪的分度圓是相切的，所以分度圓和節(jié)圓相重合，即d=d。由于節(jié)圓是嚙合節(jié)點確定的圓，因此，對單個齒輪不存在節(jié)圓的概念。 分度圓直徑d、齒頂圓直徑da 和齒根圓直徑df的計算式為： da =zm (340) da =d+2ha=2ha+z (341) df=d-2hf=(z-2ha-2c)m (342) 英美等國采用徑節(jié)作為齒輪幾何尺寸計算的

21、基礎。徑節(jié)為齒數(shù)與分度圓直徑之比。設 DP 為徑節(jié)(in-1)，d 為分度圓直徑(in)，p 為周節(jié)(in)，z 為齒數(shù)，則： /p(in-1) （343）pDP=z/d= 模數(shù)m與徑節(jié)DP的關系可由式（337）和式（343）導出，即。a20。以后凡是不加指明，壓力角都是指分度圓上的標準壓力角a同一漸開線齒廓上各點的壓力角是不相等的，離基圓愈遠壓力角愈大。壓力角太大對傳動不利。我國標準規(guī)定分度圓上齒廊的壓力角 齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*如圖333所示，全齒高為齒頂高與齒根高之和，即h= ha*+hf。當齒輪嚙合時，一個齒輪的齒頂圓與配對齒輪的齒根圓的徑向距離稱為頂隙，用 c 表示，c= h

22、f-ha。它的存在可避免一個輪的齒頂與另一輪的齒底相碰并可儲存潤滑油。如果用模數(shù)來表示，則齒頂高和齒根高可分別寫為： ha= ha*m （338） hf=(ha+ c)m式中：ha*、 c*-分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，對于圓柱齒輪，其標準值如表319所示。 表319 漸開線圓柱齒輪的齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù) 正常齒制 短齒制ha 10 08c 025 03直齒圓柱齒輪的基本參數(shù) 、齒數(shù) a決定齒輪尺寸和齒形的基本參數(shù)有5個：齒輪的模數(shù) m、壓力角 z、齒頂高系數(shù)ha及頂隙系數(shù)c。以上5個參數(shù)，除齒數(shù) z 外均已標準化了。 1.模數(shù)m p分度圓上的周節(jié) p 對 的比值稱為模數(shù)，用m（mm）表示，

23、即： （337）pm= p/模數(shù)是齒輪幾何尺寸計算的基礎。顯然，m越大，則 p越大，輪齒就越大，輪齒的抗彎曲能力也越高，所以模數(shù)m又是輪齒抗彎能力的重要標志。我國已規(guī)定了標準模數(shù)系列，表318為其中的一部分。 表318 標準模數(shù)系列（CB1357-87） mm 第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第二系列 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45注: (1)本表適用于漸開線。對斜齒輪是指法面模數(shù)；對直齒圓

24、錐齒輪是指大端模數(shù)(2)優(yōu)先采用第一系列，括號內的模數(shù)盡可能不用。3. 齒條的特點: 1)齒條同側齒廓為平行線,它在與齒定線平行的任一直線上具有相同齒距, 2)齒條直線齒廓上各點具有相同的壓力角,等于直線齒廓的齒形角,一般為標準值;當齒輪齒條標準安裝時,齒輪分度圓與齒條分度線重合,嚙合角等于齒形角;齒輪以角速度轉動, 帶動齒條以線速度直線移動. 中心距增大后，齒條遠離齒輪軸心01移動X距離(下圖虛線所示),根據(jù)齒條直線齒廓的特點,嚙合線不會隨齒條位置改變而改變,故節(jié)點位置P也不變化,此時,齒輪的分度圓仍然與節(jié)圓重合，嚙合角仍然等于齒條的齒形角,即等于齒輪分度圓上的壓力角;而齒條位置的改變使齒條

25、的中線與節(jié)線不再重合，齒側間隙j加大，頂隙增加。即：齒輪齒條正變位傳動時, （二）外殼環(huán)保健身無電手電筒外殼采用的是ABS材料,ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 典型應用范圍: 汽車（儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒等），電冰箱，大強度工具（頭發(fā)烘干機，攪拌器，食品加工機，割草機等），電話機殼體，打字機鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。 注塑模工藝條件: 干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為8090下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。 熔化溫度：210280；建議溫度：245。 模具溫度：2570。（模具溫度將影響塑件光潔

26、度，溫度較低則導致光潔度較低）。 注射壓力：5001000bar。 注射速度：中高速度。 化學和物理特性: ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結晶性材料。三中單體的聚合產生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產品設計上具有很大的靈活性，并且由此產生了市場上百種不同品質的ABS材料。這些不同品質的材料提供了不同的特性，例

27、如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。2.ABS材料外殼的加工工藝應考慮：透明的ABS 新材料具有高的流動性和低收縮率, 故加工性能和產品的尺寸穩(wěn)定性較好, 并且耐化學介質的性能也較好, 因此, 透明的ABS 新材料有潛在的能力成為聚碳酸酯的替代材料。由于我國對透明ABS 開發(fā)和應用較晚, 在原料的開發(fā)、成型設備與工藝研究等方面與國外相比還存在一定的差距, 使得生產出的注射制品透明性差, 達不到預期的效果。本文針對影響透明ABS 的注射制品透明性的因素進行探討, 并提出了相應的提高透明

28、性的方法。2. 1 透明性一種材料的透明性好壞, 有許多性能指標都需要考慮。常用的指標有:透光率、霧度、折光指數(shù)、雙折射及色散等。在上述指標中, 透光率和霧度是最為重要的2 個指標,主要表征材料的透光性。2. 1. 1 透光率透光率是表征樹脂透明程度的一個重要性能指標,一種樹脂的透光率越高,其透明性就越好。透光率的定義為: 透過材料的光通量與入射到材料表面上的光通量之百分率。2. 1. 2 霧度霧度又稱為濁度, 它可衡量透明或半透明材料不清晰或混濁的程度。霧度的產生是由于材料內部或外表面光散射造成的云霧狀或混濁的外觀。霧度的定義為: 透過材料散射光通量與透過材料光通量之百分率。上面介紹的透光率

29、和霧度都是衡量材料透明性的重要指標, 兩者的關系如下: 一般來說, 透光率與霧度之間成反比關系, 即透光率高的材料, 其霧度低,反之亦然。2. 2 透明ABS 的透明機理透明ABS 是在普通ABS 基礎上發(fā)展起來的,在其成分中添加透明劑來增加透明性。透明劑增加透明的原因是因為透明劑(Clarifier) 是一種高效的成核劑。它的優(yōu)點是在縮短成核時間, 保持制品的機械性能的情況下得到最好的光學效果。透明劑能溶解在聚合物的熔體中形成均勻的溶液, 但比傳統(tǒng)的成核劑作為晶種要大幾個數(shù)量級, 冷卻后, 透明劑則形成三元的“網格結構”。這種結構作為晶核,增加成核的密度。同時,形成這種“網格結構”的“纖維”

30、其大小只有數(shù)千納米, 完全在可見光波長的范圍內,因此,可以使制品透明。據(jù)Molding System1998 年報道,美國Dacial 聚合物公司開發(fā)了一種稱為T- 140 的透明ABS 新材料, 它具有88 %的透光率。2. 3 影響因素由于生產透明ABS 制品,不僅要保證制品的尺寸精度、外觀質量及強度等, 而且要保證制品的透光性,因此,透明ABS 與普通ABS 的注射成型模具和工藝參數(shù)上都有所不同,具有自身的特點。2. 4 模具透明ABS 制品透明度的高低與模具的設計和加工精度密切相關, 它直接影響制品表面的光學效果。為了得到所需形狀的高透明、高光澤的制品,在模具結構設計方面, 澆口的位置

31、及尺寸、楔緊塊的大小均應重點加以考慮。在保證成本允許的情況下, 可以采用熱流道技術, 設計時, 應注意熱膨脹和隔熱這2 個問題。模具的冷卻水道的排布應盡可能均衡, 以保證制品的受熱均衡, 有利于制品的快速結晶。在模具加工中, 一方面要提高加工精度, 另一方面盡量提高模具型腔表面的質量。首先應使模具成型部分高度光滑, 成型表面鍍鉻或達到鏡面拋光, 以免成型表面粗糙, 無限多的不規(guī)則微孔和微劃痕影響光的折射度,從而影響制品的透明性。3.成型工藝3. 1 料筒溫度和噴嘴溫度與普通ABS 一樣, 透明ABS 在料筒中受到熱和剪切的作用塑化, 塑化的均勻性主要取決于溫度和受熱時間, 而料筒溫度直接影響到

32、物料的溫度和流動性。為保證操作穩(wěn)定,塑化均勻,避免高溫下料團在螺桿內的滑移, 使壓力和注射量難于控制。同時避免注射過程中受高溫作用發(fā)生降解和助劑的分解。當料溫太低時,影響制品表面的光澤度,料溫高于240 以上時, 霧度會增加, 透明性下降。為使經料筒塑化的透明ABS 高速流經噴嘴和模具流道時達到最大流動性和良好的充模性, 對于熔體流動速率較高的物料, 料筒溫度應控制得低一些。對于熔體流動速率較低的物料, 料筒溫度則需控制得高一些。料筒溫度分三段控制, 從靠近料斗一端到噴嘴止,溫度漸漸升高,以使物料逐步塑化。噴嘴溫度一般略低于料筒前端溫度,過高時易發(fā)生流涎現(xiàn)象(不應超過230 ) , 但噴嘴溫度

33、也不能太低, 否則會發(fā)生堵塞或冷料入模,影響制品透明性。3. 2 模具溫度模具溫度的高低影響制品的尺寸、性能、結晶度及其他工藝條件。透明ABS 是結晶性聚合物,升高模溫能提高制品的密度和結晶度, 有利于力學強度及制品表面光潔度的提高, 但制品的模塑收縮率增大, 制品易變形。因此, 模具溫度不宜太高, 一般取4055 。但也不能太低,否則會出現(xiàn)固化不完全,使制品產生的各向異性大,并有氣泡、空隙等缺陷。為提高制品表面光澤度,減少不均勻收縮程度,模具表面溫度可保持在50 左右。3. 3 注射壓力和注射速度注射壓力和注射速度對物料的充模起著決定作用,注射成型透明ABS 時,為提高制品表面質量,縮短固化

34、時間,從而增大透明性,應采用較高的注射速度, 若加氮氣輔助增壓裝置更理想。由于透明ABS流動性較好, 結晶速度快, 注射及保壓壓力不宜過大,以免邊緣產生霧狀,破壞透明效果。3. 4 成型周期透明ABS 由于含透明劑, 結晶速度快, 固化溫度高, 完成一次注射所需時間比普通ABS 短, 從而減少了成型時間,降低了產品成本。外殼形狀的設計是根據(jù)人手部各個穴位以及手握時力點位子來設計的。大部分輪廓都帶有弧面，使得手感好，又達到活血健身的效果。（三）彈簧彈簧剛度是指使彈簧產生單位變形的載荷, 扭轉彈簧的剛度，其表達式如下： 其中： T - 扭轉彈簧的扭矩； - 扭轉彈簧的扭轉角。1、彈簧剛度與彈簧特性

35、的關系圖a）所示的直線型彈簧，其剛度為一常數(shù)。這種彈簧的特性曲線越陡，彈簧剛度相應愈大，即彈簧愈硬；反之則愈軟。圖b）所示的彈簧特性曲線為剛度漸增型，即彈簧隨變形量的增大其剛度越大，且在最大或沖擊載荷作用時，仍具有較好的緩沖減振性能，故多使用彈簧特性曲線具有該型曲線的走向。圖c）所示彈簧特性曲線為剛度漸減型，即彈簧剛度隨變形的增大而越小。為了在沖擊動能一定時，獲得較小沖擊力，則應使用具有剛度漸減型特性曲線的彈簧為宜。2.圓柱螺旋扭轉彈簧有關參數(shù)標準 圓柱螺旋扭轉彈簧有關參數(shù)標準選用范圍PA0006.0 Q/AD 旋繞比C一般按下述范圍選?。簾峋韽椈?10； 冷卷彈簧414超出此選取范圍難制作旋

36、繞比C與曲度系數(shù)比K1對應關系旋繞比C5.8曲度系數(shù)比K91.17旋繞比C6.66.87.67.888.59曲度系數(shù)比K1.09旋繞比C9.510111214曲度系數(shù)比K11.091.081.071.06旋繞比C與曲度系數(shù)比K1計算關系C=D/d, K1=(4C-1)/(4C-4)尺 寸 參 數(shù)彈簧直徑d規(guī)定范圍(GB1358-78)0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0

37、.45, 0.5, 0.6, 0.8, 1, 1.2, 1.6, 2, 2.5, 3, 3.5 4, 4.5, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80（第一系列）彈簧直徑d選用標準A類0.3,0.5,0.8,彈簧直徑d計算公式d=（10MnK1/BP ）1/3 Mn為最大工作扭矩，BP為彈簧許用彎曲應力，B類0.2,0.4,0.6 , 1C類除A類、B類以外所有在彈簧直徑d規(guī)定范圍(GB1358-78)之內的數(shù)值彈簧中徑D規(guī)定范圍(GB1358-78)0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1,

38、 1.2, 1.6, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 200, 220, 240, 260, 280, 300, 320, 360, 400（第一系列）彈簧中徑D選用標準A類2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20彈簧中徑D計算公式D=D2-d,D2為彈簧外徑B類3, 5, 7, 9C類除A類、B類以外所有在彈簧中徑D規(guī)定范圍(GB1358-78)之

39、內的數(shù)值材料選用標準A類65Mn（碳素彈簧鋼絲）B類65Mn(琴鋼絲) 、黃銅H62C類1Cr18Ni9、55Si2Mn、QSn3-1、QBe2等表面處理A類鍍鎳（熱處理RHC4550）B類鍍白鋅（熱處理RHC4550）C類發(fā)蘭、發(fā)黑、鍍彩鋅（熱處理RHC4550）標記示例：系列產品扭轉彈簧d=0.5,D=8,H0=15,n=5,=120，材料為65Mn，表面鍍鎳：扭轉彈簧 65Mn鍍鎳（0.5*8*15*5 =120）彈簧類別產品編號材料表面處理主要尺寸參數(shù)(d*D*H0*n =)備注扭轉彈簧*65Mn鍍鎳0.5*8*15*5 =120（四）LED發(fā)光管1、LED在照明領域的前景LED是發(fā)光

40、二極管( Light Emitting Diode， LED)的簡稱，不同種類LED能夠發(fā)出從紅外線到藍光之間不同波長的光線，近年來LED最吸引人的發(fā)展是在藍光LED上涂上螢光粉，將藍光轉化成白光的白光LED產品。它不但能夠高效率地直接將電能轉化為光能，而且擁有最長達數(shù)萬小時至10 萬小時的使用壽命，同時具備省電、環(huán)保無汞、體積小響應快速、高耐震、可應用在低溫環(huán)境、光源具方向性、造成光害少、并且色彩飽和度高與色域豐富等優(yōu)點，因此LED被稱為世紀新光源。作為繼明火和白熾燈之后的第三次照明革命，半導體照明（LED）成為21世紀最具發(fā)展前景的高技術領域之一。科技部國家半導體照明辦主任吳玲在接受專訪時

41、表示，半導體LED作為節(jié)能、環(huán)保的主要技術，已納入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃與“十一五”國家“863”高新技術產業(yè)化重大項目并給予大力支持。啟動“照明工程”我國LED產業(yè)初具規(guī)模半導體照明正在引發(fā)世界范圍內照明光源的一場革命。作為新型高效固體光源，半導體照明具有長壽命、節(jié)能環(huán)保、色彩豐富、微型化等優(yōu)點，將成為人類照明史上的又一次飛躍。近年日本“21世紀光計劃”、美國“下一代照明計劃”、歐盟“彩虹計劃”、韓國“GaN半導體發(fā)光計劃”等政府計劃紛紛出臺。面對半導體照明的巨大商機和發(fā)展前景，世界各國紛紛加緊立法，鼓勵使用節(jié)能型光源。歐盟、加拿大、澳大利亞和美國等分別將從2009、2010和2020年開始

42、禁用白熾燈泡。有關數(shù)據(jù)顯示，2008年全球LED的應用市場將從2004年的125億美元提高到500億美元。我國是世界照明光源和燈具生產第一大國，2006年行業(yè)銷售1600億元，但主要是中低端產品，僅占世界市場18%，大而不強。發(fā)展半導體照明，提升產業(yè)國際競爭力意義重大。為此，我國于2003年10月啟動國家半導體照明工程，成立國家半導體照明工程管理辦公室，通過政策指導及鼓勵措施，推動國內LED產業(yè)和照明工業(yè)的發(fā)展。目前，我國LED產品技術創(chuàng)新與應用開發(fā)能力逐漸提高，器件可靠性研究位置愈發(fā)突出，測試方法與標準也漸行漸近，所有這一切均標志著中國LED產業(yè)已經進入了一個嶄新的發(fā)展階段。經過30多年的發(fā)

43、展，中國LED產業(yè)已初步形成了包括外延片的生產、芯片的制備和封裝，以及LED產品應用在內的較為完整的產業(yè)鏈。吳玲進一步介紹說，“根據(jù)科技部“十一五”863計劃，國家在新材料技術領域“半導體照明工程”項目總投入經費3.5億元。從總體情況看，項目開局良好，整體進展順利，部分課題提前完成階段性目標。100流明/瓦LED制造技術提前完成階段性指標，企業(yè)效益明顯提高，已經具備可持續(xù)技術創(chuàng)新的能力。截至2007年11月，項目承擔單位已申請專利241項，其中申請發(fā)明專利152項，申請國外專利17項，帶動產業(yè)投資近20億元?！睋?jù)統(tǒng)計，2007年，全國LED顯示屏的市場規(guī)模達到了72億元，較2006年的50億元

44、增長了44%。2007年我國LED芯片產值達到15億元，較2006年的10.5億元增長43%；2007年我國LED封裝產值達到168億元，較2006年的148億元增長15%。LED產量則由2006年的660億只增加24%，達到820億只，其中高亮度LED產值達到120億元，占LED總銷售額的71%。2007年我國應用產品產值已經超過300億元，已成為LED全彩顯示屏、太陽能LED景觀照明燈應用產品世界最大的生產和出口國，新興的半導體照明產業(yè)正在形成。突破“專利圍城”爭奪LED產業(yè)的制高點高技術產業(yè)的競爭就是標準的競爭。由于LED相關的專利權極多，對于擁有專利權的廠商，容易在市場上造成壟斷局面，

45、并讓其他廠商必須回避與其相關的關鍵技術，而因而喪失市場先機，故對于研發(fā)能力不足的廠商，較難進入本產業(yè)。由于我國在LED領域里的高速發(fā)展，美國國際貿易委員會啟動針對包括我國LED企業(yè)在內的“337”專利調查， 并申請普遍排除令和禁止令。一場搶占半導體照明新興產業(yè)制高點和話語權的爭奪戰(zhàn)已經打響。吳玲表示，日前在國家半導體產業(yè)聯(lián)盟牽頭下，我國企業(yè)已迅速應訴，已經取得階段性的積極成果。在談及“337”調查對于國內企業(yè)的警示，吳玲指出，隨著我國經濟逐步融入全球經濟一體化的進程，國內企業(yè)在加大自主創(chuàng)新，提高知識產權保護意識的同時，要研究專利戰(zhàn)略，主動出擊。為應對國際競爭的新局面，吳玲表示，國家半導體照明工

46、程研發(fā)及產業(yè)聯(lián)盟標準化協(xié)調推進工作組已于2007年8月正式成立，目的是加快標準協(xié)調推進工作，建立標準體系，使我國半導體照明新興產業(yè)走上了一條具有國際競爭力的光明之路。近期，全國照明電器標準化技術委員會10余項有關普通照明用LED標準制定獲得批準立項，預計全部項目2008年年底之前完成。據(jù)介紹，為了促進我國半導體照明產業(yè)上下游、產學研合作，加快我國半導體照明專利戰(zhàn)略的建立，國家半導體照明研發(fā)及產業(yè)聯(lián)盟專利池工作組將于今年6月底完成收集入池專利收集工作。根據(jù)“誰參與誰受益，不參與難受益”的原則，由國家資助項目中申請的專利自愿提供，以及適當考慮對外購買等形式；其次是繪制專利地圖，建立我國的半導體照明

47、專利戰(zhàn)略，工作組聯(lián)合技術專家、專利律師，先從支持“337調查”等類似專利糾紛應訴開始；最后是專利池的建設有助于搭建標準和產業(yè)無縫銜接的平臺，為國內企業(yè)帶來國際競爭優(yōu)勢。吳玲表示，要突破跨國企業(yè)的技術壟斷，我國LED產業(yè)不但要逐步向外延片和芯片生產等技術含量和附加值較高、技術突破難度較大的領域取得突破，也應該關注向專利糾紛少的上游領域延伸。目前，奧運會“鳥巢”、“水立方”等場館用的高亮度60lm/w 的LED芯片已經由國內廠家提供，也徹底扭轉了國外高端LED芯片壟斷國內市場的局面。這表明，我國LED產業(yè)在經歷了買器件、買芯片、買外延片之路后，目前已經真正具備了自主生產外延片和芯片的能力。節(jié)能形勢

48、緊迫走合作發(fā)展之路吳玲認為，目前在半導體照明的應用方面，正逐漸開始功能性照明方面應用。市場不斷擴大，從顯示向照明，從特殊照明向普通照明延伸。道路照明、隧道照明等室外照明市場將隨著LED光效的提高與價格的下降而大面積應用，農業(yè)、軍事、航空等新的應用領域也將逐步開發(fā)出來。隨著能源緊缺問題越來越突出，LED的重要性和市場空間更加顯著。據(jù)2006年國家路燈行業(yè)統(tǒng)計，我國城市道路照明共有1500萬盞以上的路燈，近幾年的增長率在20以上。照此估算，全國每年照明路燈的市場規(guī)模不低于50億元，如使用LED路燈，每年可節(jié)電20億度以上。國家綠色照明工程促進項目辦公室的專項調查顯示，我國照明用電每年在3000億度

49、以上，如用LED取代，可節(jié)省1/3的照明用電，相當于總投資規(guī)模超過2000億元的三峽工程的全年發(fā)電量。鑒于我國LED產業(yè)的現(xiàn)狀，不論技術還是產能短期內達到世界先進水平都有相當大的難度。要在國內發(fā)展高亮LED產業(yè)，可以充分利用國內現(xiàn)有的研發(fā)和生產力量，走合作發(fā)展的道路。這也和目前全球LED產業(yè)購并聯(lián)合的整體趨勢是相吻合的。吳玲稱，國際大公司通過縱連，即通過并購來快速實現(xiàn)全球統(tǒng)一市場營銷策略的上中下游整合。臺灣企業(yè)借強大的規(guī)模制造、產業(yè)集聚和代工優(yōu)勢，通過橫合，即通過互利互惠的股份重組，合并同類企業(yè)，快速形成巨大的生產規(guī)模合快速搶占市場份額。半導體照明產業(yè)的全球化發(fā)展，是每個企業(yè)都要面對和無法回避

50、的。國內企業(yè)通過規(guī)范股權架構、加大研發(fā)，采取并購和合作的方式將海外先進技術引入國內，可爭取與國際大廠基本在同一技術水平進行產業(yè)競爭。繼上海、廈門、大連、南昌和深圳成為首批五個國家半導體照明產業(yè)化基地，國內封裝和應用企業(yè)形成快速的市場適應能力和價格優(yōu)勢，我國大陸已經成為世界上重要的LED封裝生產基地。封裝及應用，尤其是國際應用產品加工有向我國轉移的趨勢。吳玲表示，在封裝和應用領域中國已經完全有可能、有能力在高端市場占據(jù)一席之地，但必須加大產品的創(chuàng)新、加強品牌的培育。半導體照明是全球性的產業(yè)。目前全世界都在尋求解決經濟發(fā)展和能源短缺的矛盾，給整個綠色照明生產行業(yè)帶來廣闊的市場前景與新的機遇。2、L

51、ED的結構及發(fā)光原理 50年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生于1960年。LED是英文lightemittingdiode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。 發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為p-n結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。

52、這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。當它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。 3、LED的特點 （1）電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。 （2）效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80% （3）適用性：很小，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境 （4）穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的50% （5）響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級 （6）對環(huán)境