大功率密封钮子开关的设计研究

摘要：大功率密封钮子开关属于一种复合开关，其应用环境较为复杂，必须加强设计环节的把控，提高其应用的稳定性。

关键词：大功率;密封钮子开关;设计研究

大功率密封钮子开关设计包括很多内容，本文即通过对开关性能、设计、参数计算、技术要点等分析，对相关内容做出简述，以期促进设计质量的提升。

一、大功率密封钮子开关设计的性能要求

（一）有新颖的结构，方便实际使用

大功率密封钮子开关在进行外部电路转换的过程中，是通过拨动钮柄来对内部触点进行带动，使之触点交替接触而实现的，这是在整机使用过程中对开关做出的要求。因此，在对开关进行设计的过程中，要充分考虑到零件与零件之间的配合性，为保证触点接触的有效接触，要提高零件和传动系统的灵活性，避免卡涩感的出现，在对开关内部的接触系统进行设计的过程中，将跷跷板式结构应用于系统中的动触片合件上。

（二）耐用性强，有较强的使用寿命

跷跷板结构的应用能够提高开关在面对冲击、振动等方面的抗性，而大功率密封钮子开关在设计上采取触点跳动对开关进行断开和闭合，其供电的方式为不连续供电，减少了对载流零件的损害，使其寿命大大提升。

（三）钮柄满足高强度要求

在国军标准规范中对钮柄的强度试验有具体的要求，因此在进行开关设计的过程中，要保证设计的规范性和安全性，必须按照规定展开强度试验，避免在实际使用过程中出现开关失效或意外损坏的情况，影响正常使用。

（四）满足高空环境下的特殊要求

密封钮子开关通常自身高空环境下使用，因此，必须将各项指标和高空低气压的性能指标进行对比，对开关的承热能力进行检验。在对参数和方案总体进行设计预算的过程中，需要对导电体的面积进行计算，确定其横截面积的最小值，对导体自身存在的电阻尽量減少，优化对导体长度和材料的设计，降低材料和通电时间的热量，尽量将导体横截面加大。

二、大功率密封钮子开关零件的参数计算

（一）组合开关的计算设计

大功率密封钮子开关在进行组合开关的设计时，接触系统中的动触片和动触点的接触需要采取铆接或是焊接的方式，而其横截面的参数计算则需要根据动触点的横截面面积进行模拟。根据开关中加入的跷跷板结构动触片和角度对动触片尺寸进行计算，得到具体数值后确定动触片重点及其与定触点间接触形成的角度。在进行极限运动情况的设定时，根据弹簧的压弯角度及动触点的累积误差确定，当为正负1度时，观察定触点与其形成的倾角面，当定触点和动触点间出现完全贴合的接触面后为符合相关规定的要求。

（二）压缩弹簧的计算设计

在进行大功率密封钮子开关中压缩弹簧的设计计算过程中，零件的配合是在滑动片离场的状态下进行的，因此以其承受的压力强度设定薄壁零件的滑动片，设计过程中需要充分对外形和尺寸的相关要求进行考虑，以此为依据进行零部件锯齿顶尖及滑动片的尺寸，对弹簧使用过程中压缩量的最大值进行计算，在计算完成后，将所得数据和滑动片尖角对应，移动方向为垂直滑动基座的方向，计算行程的总值，确定合理后将开关内部零件的摩擦力加入，确保其处于平衡状态，有力矩产生，对弹簧压力值的最大值通过平衡力矩进行计算求和，再次计算滑动片尖角向垂直滑动基座的方向行程时，其相关数据依据不同零部件尺寸进行，即可对触片中点长度的数值进行计算。

三、大功率密封钮子开关的设计要点

（一）弹簧刚度的强化

在对开关完成压缩后，触点和触点间接触的效果需要得到有效的保证，按照以往的经验要以动触片的合建压力为基础进行压力测试，其曲度系数的计算首选用碳素弹簧钢丝以切应力公式进行，确定弹簧指数旋转比值后，参考不同部件的尺寸对弹簧长度进行计算，在形成滑动基座垂直方向时，方向的调整采取滑动片进行，确保操作及计算有较好的准确性，在进行换向的过程中所选方式为误操作防规避，弹簧在完成换向后不会出现压缩的情况，碳素弹簧钢丝的强化可以采取加大压力的方式进行。当电路中含有滤波电路时，电容存在语气中，较大的浪涌会在电路启动的瞬间对电流造成冲击，电弧极易烧坏组合开关的通断。要阻止这一情况的发生，可以调小电解电容的容量，同时将一个NTC热敏电阻和开关串联起来，对组合开关进行保护。

（二）钮柄强度的验算

在进行大功率密封钮子开关的设计过程中，所采用的技术都有相关的标准规定，将荷载力加入于钮柄的驱动底端，能够确保钮柄在不发生弯曲和断裂的状态下工作。在进行钮柄强度的验算过程中，需要维持其处于正常的运动范围，钮柄上部袖套的口部的需求具有反作用力，在计算反作用力相应的受力条件及拉抗强度时，钮柄直径上集中最大的压力，根据钮柄的长度对其压力的最大承受值进行设计计算，得出相应的安全系数，并在最小钮柄直径上集中应力反应。

（三）意外事件的预防

同时，在进行设计的过程中，应当充分考虑到可能发生的意外事件，严格按照相关的规范标准做出要求，设计完成后对方案进行考核检验，避免由于设计不合理导致意外失效等情况的出现。接触系统核心、导电体最小面积减小等，均为设计总体的重要操作内容，对于保证开关的正常运行有极大的意义，确保其能够满足整机在工作中对信号传输的需求。接触点和定触点间的压力设置是工作的另一个重点，能够对热量过度的情况进行避免，防止开关由于触点被灼烧而失效。

结束语

综上所述，大功率密封钮子开关是一种新颖的开关结构模式，跷跷板结构、交替接触、电路转换等的应用，能够有效提高使用的便捷性，保证运转过程中的稳定性和安全性，确保整机的运行需求得到满足，提高电池的使用寿命，有效减少受到高空复杂环境的影响。

参考文献：

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[2]王应军.非密封钮子开关设计思路构建分析[J].中国设备工程，2019（22）：2-2.

[3]杨再恒.一种大功率密封组合开关的设计[J].机电元件，2019，39（5）：3-3.

作者简介：杨波（1991年05月），男，苗族 贵州省黄平县，职称：助理工程师，学历：本科学历，研究方向：钮子开关。