手机按键检测装置设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘  要  虽然我国制造业对于产品的综合性能检测经历了从无到有，从小到大，从引进技术、引进检测设备，到自主研究开发推广应用，取得了很大的进步，但是不少中小企业为了降低生产成本采用人工方法进行产品检测，产品检测的手段、质量及自动化程度，不能很好地满足生产的需求。与人工检测或半人工检测手段相比，全自动检测方法能够更准确、迅速的捕捉被检测零部件的状态并将检测结果迅速汇总，充分满足检测需求，便于检测管理，提高检测效率和质量。  随着手机市场的快速发展，手机质量越来越受到重视，其中手机按键便是手机质量重要的环节，在这种情况 下，设计一种手机检测装置就显得尤为重要。有了手机按键检测装置，对于手机的质量检测会有很多帮助，给手机生产厂家和消费者带来很多裨益。  本设计应当满足的基本要求： 1)检测设备结构可靠。 2）检测程序运行稳定。3）检测结果稳定可靠。 4）检测设备占地面积小。  本课题主要采用一个固定下台面，采用台式对手机按键进行检测，保证按键正常工作。在整个检测过程中，如果在任何一道检测工序检测出问题按键，可以立即通过显示板上的亮灯情况反映出来。机械部分的设计，根据手机按键检测的行业规范和操作特点，运用一个气动升降平台调节平台高低，通 过步进电机的运转搭配些许的行程开关实现升降平台的水平定位，完成了设计监测装置的整体机械传动结构、电机的选型和各个零件的设计计算及校核，并运用 制了总体装配图、 线图及部分零件图。  控制部分的设计，设计了以 众多行程开关作为输入指令，输出则以继电器输出和电磁线圈得电为主要形式。在此控制电路中，通过继电器的动作控制电机的正反转，进而实现检测平台在水平方向上的往复位移调整，并完成了控制电路的硬件配线。  关键词：手机按键  检测装置 ,平台 ,制  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of in a In an to do of to a of of in of in in in a in of as so on it s of in it be in of is to a of in in a to of of is of of of to of a of of ac of of as C In by A to as to CS    文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录  1 绪论 . 1 机按键检测装置的发展及研究现状 . 1 2 手机按键检测装置概述 . 2 究内容  . 2 究方案  . 2 课题研究意义 . 3 体方案 . 3 3 机械部分设计与计算  . 4 键气缸选取与计算 . 4 压强度测试  . 5 主要 尺寸的确定 . 5 进电机计算与选型  . 8 进电机性能校核 . 10 珠丝杠副的计算与选型  . 11 定滚 珠丝杠副的导程  . 11 升气缸的计算与选型  . 16 要部件的设计  . 19 台连接件 1. 19 台 连接件 2. 20 测平台连接件  . 20 感器的选取  . 21 4 机械标准件的选型与校核  . 22 轴器的选 型与校核 . 22 轴器的分类  . 22 轴器的选型与校核  . 23 承的分类及选用  . 23  承的主要分类及用途  . 23 承选型  . 25 的分类及选用  . 26 的分类  . 26 的选用  . 26 5 系统控制部分设计  . 26 制系统的整体结构  . 26 选型  . 30 制系统的硬件安装与配线  . 31 控制方案  . 32 6 结论  . 36 7 参考文献  . 38 8 致谢  . 39 9 附录  . 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论   机按键检测装置的发展及研究现状   随着通信行业的快速发展，手机的质量越来越受到重视，对于手机的检测也将变得严格起来，目前主要市场还是按键手机，按键手机作为一种中坚力量支撑着手机行业，所以，研究一种手机按键检测装置也迫在眉睫。  手机测试包括以下几点：  一、  软件压力测试 :用自动测试软件连续给手机拨打 1000 个电话 ,检查手机是否会发生故障。  二、  抗摔性测试 :抗 摔性测试由专门的 行性实验来进行 00/面 (手机有   6个面 )米的跌落测试每个面需各做一次  三、  高温低温测试 :让手机处于高低不同的温度来检测手机的适应性。  四、  高湿度测试 :用一个专门的箱子来操作滴水测试 ,模拟人出汗的情况 (水里面掺有一定比例的盐 )。  五、  百格测试 :用 铅笔在手机的外壳画 100 个格子 ,看看外壳会不会掉油漆。  六、  翻盖测试 :对翻盖手机进行翻盖 10 万次 ,检查壳体的损耗情况。  七、  扭矩测试 :直板机 ,用夹具夹住两头 ,一头左拧 ,一头右拧  八、  静电测试 :北方天气干燥 ,手摸金属的东西容易产生静电 ,击穿手机电路 ,有些设计不好的手机就是这么突然坏的  九、  按键测试 :借助机器以给定的力量击打键盘 10 万次。  十、  沙尘测试 :手机放入特定的箱子 ,细小的沙子被鼓吹起来 察看手机里面是否有沙子进入 ,如果是 ,那么手机密闭性不好 ,结构设计有待重新调整。  我国是世界上使用手机最多的国家之一，市场上有很多国外品 牌的手机，但近年来，一些国内品牌也如雨后春笋一样多了起来。  检测技术，就是利用各种物理化学效应，选择合适的方法和装置，将生产、科研、生活中的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。目前检测技术主要有无损检测，无损检测包括：射线检测，超声检测，磁粉检测，渗透检测，涡流检测。  现状：在机械制造业中，通过对机床的许多静态、动态参数如工件的加工精度、切削速度、床身振动等进行在线检测，从而控制加工质量。在化工、电力等行业中，如果不随时对生产工艺过程中的温度、压力、流量等参数进行自动检测，生产过程就无法控 制甚至产生危险。在交通领域，一辆现代汽车的传感器就有十几种之多，分别用以检测车速、方位、负载、振动、油压、油量、温度、燃烧过程等。在国防科研领域，例子更举不胜举，很多尖端的检测技术就是因国防工业需要而发展起来的，例如，研究飞机的强度时，需在机身、机翼贴上上百个应变片并进行动态测量；在导弹。卫星的研制中，必须对每一个部件进行强度和动态特性的检测、运行姿势的测量等。近年来，随着家电市场的兴起，自动检测技术也进入人们的日常生活中，例如，自动检测并调节房间温度、湿度的空调机；自买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 动检测衣服污度和重量，利用模糊技术的智 能洗衣机等。  2 手机按键检测装置概述   究内容  手机按键检测装置的工作原理是自动控制系统控制动力系统驱动检测装置动作，通过检测电路的反馈信号得到手机按键是否正常工作的结果，完成整个检测工作。其主要包括以下研究内容：  检测原理设计；  检测装置的机械结构设计；  检测装置的动力系统设计（电动，气动）；  控制系统设计。  究方案  1、检测原理  手机按键的电路信号和控制系统连接，控制系统可以得到电路是否通断的信号，在检测装置触头按下按键时，控制系统获得电路通的信号则说明按键工作正常，否则发出警 报。  2、根据检测原理可拟定检测装置，检测可采用电动的移动平台来实现各个按键的检测，也可采用气动系统驱动对应按键的触头来实现检测。方案采用电动定位、气动定位，及下压动作的系统驱动对应按键的触头来实现检测。   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 方案示意图  根据具体方案，其机械结构设计主要包含手机按键的固定装置和可移动得检测装置设计，主要采用以下方案：        选用一个固定长方体工作台，选择位于工作台一边的两个端点上各设置一根轴，上置一大气缸，气缸伸缩可以让位于中间的框架上下移动。  框架前后、左右方向个设置一个步进电机、滚珠丝杠副机构 与六个小气缸组成的整体连接，使其能在左右方向上自由移动。  手机位于工作台平面上的卡槽内，卡槽由三个小垫块卡住手机的左上角、上边和右边，并且在左边和下边分别设置一气缸来固定手机，当六个小气缸移动到手机待检测的按键上时，气缸压下，使得检测工作开始。  由于本次测试需要一定工作量，故控制系统用 课题研究意义  虽然我国制造业对于产品的综合性能检测经历了从无到有，从小到大，从引进技术、引进检测设备，到自主研究开发推广应用，取得了很大的进步，但是不少中小企业为了降低生产成本采用人工方法进行产品检测，产品 检测的手段、质量及自动化程度，不能很好地满足生产的需求。与人工检测或半人工检测手段相比，全自动检测方法能够更准确、迅速的捕捉被检测零部件的状态并将检测结果迅速汇总，充分满足检测需求，便于检测管理，提高检测效率和质量。  随着手机市场的快速发展，手机质量越来越受到重视，其中手机按键便是手机质量重要的环节，在这种情况下，设计一种手机检测装置就显得尤为重要。有了手机按键检测装置，对于手机的质量检测会有很多帮助，给手机生产厂家和消费者带来很多裨益。  体方案   本设计应当满足的基本要求：  1) 检测设备结构可 靠。  2） 检测程序运行稳定。  3） 检测结果稳定可靠。  4） 检测设备占地面积小。  本课题主要采用一个固定下台面，采用台式对手机按键进行检测，保证按键正常工作。在整个检测过程中，如果在任何一道检测工序检测出问题按键，可以立即通过显示板上的亮灯情况反映出来。机械部分的设计，根据手机按键检测的行业规范和操作特点，运用一个气动升降平台调节平台高低，通过步进电机的运转搭配些许的行程开关实现升降平台的水平定位，完成了设计监测装置的整体机械传动结构、电机的选型和各个零件的设计计算及校核，并运用 制了总体装配图、  线图及部分零件图。  控制部分的设计，设计了以 众多行程开关作为输入指令， 输出则以继电器输出和电磁线圈得电为主要形式。在此控制电路中，通过继电器的动作控制电机的正反转，进而实现检测平台在水平方向上的往复位移调整，并完成了控制电路的硬件配线。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 机械部分设计与计算  键气缸选取与计算   手机按键回弹曲线  a）  内应力消除：将单片的 0次左右，以消除内应力。  b）  测试方案：将单片的 弹力测试仪上面的测试杆（ ）对准 直方向向下按压，直到 脑会自动绘出下面的回弹曲线（见 图  1）。  图  1 回弹曲线  c）  按键行程（ :从 处于  d）  接触力（ 从 线的最大值。  e）  回弹力（ 按下   f）  回弹比率 ( (  100% g）  通过准则：  1）  于本标准发布前已开始研发的机型：  接触力（ 回弹比率（ 按键行程 (符合图纸要求时为合格。  2）  对于本标准发布后开始研发的机型：  峰值（  180g 25g；  初选 200g 1 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 按键行程（     初选    回弹比率（     0%     5%  压强度测试  a）  测试方案：将单片的 耐久试验机上面的测试杆（ 准 直向下施加50持 5S）。  b）  通过准则：要求 下去能正常反弹）。  主要尺寸的确定  （ 1）  气缸工作压力的确定  由气压传动与气压传动表 3 表 3压负载常用的工作压力  负载 F/N  50000 工作压力p/ 7 （ 2）  气缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定  本设计的气缸属于双向作用气缸。  单活塞杆双作用气缸是使用最为广泛的一种普通气缸。因其只在活塞一侧有活塞杆，所以压缩空气作用在活塞两侧的有效面积不等。活塞下行时活塞杆产生推力 1F ，活塞上行时活塞杆产生拉力 2F 。   421            (3 4 )( 222      (3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 式中：  1F  - 活塞杆上的推力， N；  2N；   气缸工作时的总阻力， N；  p - 气缸工作压力，  D m；  d m；  气缸工作时的总阻力 众多因素有关，如运动部件惯性力、背压阻力、密封处摩擦力等。以上因素可以载荷率 的形式计入公式，如要求气缸的静推力1F 和静拉力 2F ，则在计入载荷率后：   421 3     4 )( 222    (3计入载荷率就能保证气缸工作时的动态特性。若气缸动态参数要求较高；且工作频率高，其载荷率一般取  ，速度高时取小值，速度低时取大值。若气 缸动态参数要求一般，且工作频率低，基本是匀速运动， 。  由以上分析得双向作用气缸的直径 : 4             (3代入有关数据，可得  D 4 =机械设计手册圆整， 得 D=4 可得活塞杆直径 :  圆整后，取活塞杆直径 d= 3）  缸筒壁厚和外径的设计  缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2/            (3式中：   - 缸筒壁厚，  D - 气缸内径，  缸试验压力，一般取    p （     本 设计选用的按键测试 气缸缸筒材料采用为 :铝合金 =3 己知数据代入 式 (3则壁厚为 : 2/  )(032/(5  取  ，则缸筒外径为 :    +=5.2(   故查有关手册 表 22整为            （ 4）按键测试气缸活塞杆行程长 活塞杆的位移量为：  S                            (3气缸（活塞）行程与其使用场合及工作机构的行程比有关。多数情况下不应使用满行程，以免活塞与缸盖相碰撞，尤其用于夹紧等机构。为保证夹紧效果，必须按计算行程多加                              (3故查有关手册圆整为     （ 5）  校核  A. 活塞杆稳定性的验算：  当活塞杆的长度 L 较小时 ）（ 0 ，可以只按强度条件校核计算活塞杆直径 d 有 :  /14(                              (3其中， ，  则 :  2 0/ d   以满足实际设计要求。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 B. 气缸推力验算：   421 =  9                                    = )( ）（  由以上计算可知气压缸能产生的推力  大于夹紧工件所需的推力际 。所以该气缸满足要求。  根据以上数据，初选 机械设计手册表22 进电机计算与 选型   （ 1）  初选电机为 7900参数如表 39。  表 3机参数  型号  相数  相电流  步距角  最大静转矩  空载启动频率  空载运行频率  转动惯量  A 度  z  7900 2 000 27000  2）  计算加在步进电机转轴上的总转动惯量  为了使转动轴能够进行精密的旋转，因此在手部一侧装上步进电机，初选步进电机型号为 7900表得该型号电动机转子的转动惯量2 检测移动平台（红色部分）的转动惯量2滚珠丝杠的转动惯量为 2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 mJ+K=2    (3（ 3）  计算加在步进电动机转轴上能够的等效负载转矩 快速空载启动时电动机转轴所承受的负载转矩1 根据式  260eq   ，考虑纵向链的总效率 ，计算快速空载启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：  260eq   *1(3对应纵向空载最快移动速度的步进电动机最高转速；  步进电动机有静止到加速至 其中：  空载最快移动速度，为 2000r/   步进电动机步矩叫角，为 ；  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985   脉冲当量， =冲。  将以上各式带入式    (3算得33 /  设步进电动机由景致到加速至 速所需时间 动链总效率 =由式  260eq  *1     (3求得310 ,因此310  （ 4）  步进电动机最大静转矩的选定  考虑到步进电动机采用的是开环控制，当电网电压减低时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。因此，根据要考虑到安全系数。这里取安全系数 K=4，则 步进电动机的最大静转矩应满足：  4210  对于前面预选的 7900表可知，其最大静转矩，可见 完全满足式4 综上所述，这里选用 7900以满足设计要求。  进电机性能校核  （ 1）  最快空载移动时电动机运行频率校核  最快空载移动速度000mm/应的电动机运行频率22表的 79007000见没有超出范围。  （ 2）  启动频率的计算  已知电动机转轴上的总惯量2电动机转子自身的转动惯量2查 >表 47000由式  1/q 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 可以求出步进电动机克服惯性负载的启动频率为：  1/q =4010 上式说明，要想保证步进电动机启动时不失步，任何时候的启动频率都必须小于 4010际上，在采用软件升降时，启动频率选得很低，通常只有 100 100脉冲 /s）。  综上所述，这里 横向进给系统选用 7900进电动机，可以满足设计要求 10。  珠丝杠副的计算与选型  定滚珠丝杠副的导程  m m in作台最高移动速度  机最高转速；  I ：传动比  电机与丝杠间为联轴器连接， i=1 由查表得 1W =4m/500r/     代入得 机械设计手册取 )初选滚珠丝杠副  由公式机械设计手册（ 24）知  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 3* * *10 * ( * )60 a t h a kh m m wc f f f  f查机械设计手册表（ 51） 表（ 54）  得  1，  1，  1，   10000h 代入数据可求得13589N=)确定允许的最小螺纹底径  （ 1）估算丝杠允许的最大轴向变形量  m （ 1/3 1/4）重复定位精度   m (1/4 1/5 )定位精度  m：最大轴向变形量m已知重复定位精度 10m定位精度 25mm 3m，m 6m取两种结果最小值m 3m（ 2）估算最小螺纹底径  丝杠要求预拉伸，取两端单推 002 1 0 * * *1 0 0 . 0 3 9* F 2小螺纹底径 （ 程 +(10 14) 静摩擦力0F=01W已知行程 9501W 800N, 0 =入数据得 L=1110F 160N, 2)确定滚珠丝杠副的规格代号  (1)选内循环浮动式法兰，直筒螺母型垫片预紧形式  (2)由计算出的 械设计手册中选取相应规格的滚珠丝买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 杠副 速静音型滚珠丝杆。   5, 22000N> 13589N 4)确定滚珠丝杠副预紧力  PF=2200 733N 5)行程补偿值与拉伸力  （ 1）行程补偿值 C=*10式中2k n  L查机械设计手册  950  110， （ 2 4）  15 t 温差取 代入数据得 C=32m(2)预拉伸力  t 224807N 6）确定滚珠丝杠副支承用得轴承代号，规格  a. 轴承所承受得最大轴向载荷  4807 2200 7007 b. 轴承类型  两端固定的支承形式，选背对背 600c 角接触轴承。    轴承内径  d 略小于2d 203  d 15入数据得2336N  轴承预紧力：预力负荷 按机械设计手册选取轴承型号规格  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 当 d 15加负荷为： 0角接触轴承。  d 30，预加负荷为 2900>2336N 7）滚珠丝杠副工作图设计  (1)丝杠螺纹长度 2s u  L由表查得余程 （ 2）两固定支承距离1L，丝杠 L (3)行程起点离固定支承距离0 382L 442mm  502L 30）传动系统刚度  （ 1）丝杠抗压刚度  1）丝杠最小抗压刚度   221* *102d:丝杠底径  1l ：固定支承距离  代入数据  782N/m2）丝杠最大抗压刚度   6  2210 1 0* * 1 04 ( )l l代入数据得 9000 N/m（ 2）支承轴承组合刚度  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1）一对预紧轴承的组合刚度  2530 m a  2 . 3 4 * s i  aK d z F    ：滚珠直径  Z：滚珠数  最大轴向工作载荷  N    ：轴承接触角  由机械设计手册查得  7602030预加载荷得 3倍  8700N/m075 N/m2）支承轴承组合刚度  2 0    750 N/m3)滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度  ' 1 / 3()0 机械设计手册上的刚度  ' 2150 N/m, 2200N, 733N 代入数据得  1491 N/m9）刚度验算及精度选择  Z 17， 060  （ 1）m i n m i  1 1s b ck k k k       代入前面所算数据得 130  m a x m a  1 1s b ck k k k       代入前面所算数据得476  0 0 1已知 1w 800N, 0 =0F =160N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 0F :静摩擦力， 0 ：静摩擦系数， 1w ：正压力  （ 2）验算传动系统刚度   差 值；已知反向差值或重复定位精度为 10 30> 3）传动系统刚度变化引起得定位误差  k 0F （，代入 k 5 m  （ 4）确定精度  300意 300行程变动量对系统而言  300位精度k定位精度为 20m/300 300丝杠精度取为 3级  30012m< 5）确定滚珠丝杠副得规格代号  已确定得 型号： 称直径： 40，导程： 5 螺纹长度 1290，丝杠长度 1410 级精度  所选规格型号： 02 382 升气缸的计算与选型  根据 气缸 推力拉力的大小要求，选定气缸使用压力参数以及缸径尺寸：  物理模型描述：  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 如图加粗实线为所选气缸，虚线部分为可提升的工作台，则当气缸收回时，活塞杆所受压力即为整个可提升工作的的重 力及惯性力。  （ 1）计算气缸直径  根据机械设计手册表 22 双作用气缸活塞杆输出力计算公式：  推力 (2P        缸径： D (.6)拉力  (2P       缸径： D (   单位 于可升降平台的下落 时有重力的作用，因为只需考虑气缸收回时的情况即可。  (2P       缸径： D (估算升降平台的重力为 192 N，则  D= D= =算缸壁壁厚  一般 气缸缸壁壁厚与内径之比101D气缸缸筒承受压缩空气的压力，其壁厚可按薄壁筒公式计算 :p2 p  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 其中  计算公式可参照缸筒材料许用应力计算公式，安全系数取 n  p= 公式计算出的壁厚通常都很薄，实际选用中应选择标准钢管或者铝合金管。根据下面表格合理选取。  (2)活塞杆直径计算  已知气缸行程为 180 则可计算出活塞杆直径。由机械设计手册表22式得知：  对于实心活塞杆：  L 时，  当 （ 1-n L,活塞杆的计算长度， m K，活塞杆横截面回转半径， m，对于实心杆， K=4塞杆直径， m m，由安装连接条件决定的系数，见机械设计手册表 22表  E，活塞杆材料弹性模量， 材取 E=1011pa 缸压杆稳定性安全系数，一般选取 6 缸理论 输出推力， N a，系数，钢材取50001f，材料试验强度值，钢材取 f=108，活塞杆横截面面积， 于实心杆 A=4 计算出活塞杆直径需按照  2348气压气动系统及元件 行圆整。计算出的活塞杆长度需按照  2349压气动系统及元件 行圆整。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22要部件的设计  台连接件 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 台连接件 2 测平台连接件  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 线轴承套    感器的选取  传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。它主要被用于检测系统本身与作业对象、作业环境的状态，为有效地控制系统的动作提供信息。  根据本设计的要求需要对位置检测装置进行选用。位置检测装置检测工作台动作是否到位。  在本设计中，当气压缸活塞运动时，应有相应的位置检测装置检测动作是否到位，常用的位置检测装置是接近开关。接 近开关是一种在一定的距离（几毫米至十几毫米）内检查物体有无得传感器。它给出的是高电平或低电平的开关信号，有的还具有较大的负载能力，可直接驱动继电器工作。接近开关具有灵敏度高、频率响应快、重复定位精度高、工作稳定可靠及使用寿命长等优点。许多接近开关检测头与测量转换电路及信号处理电路做在一个壳体内，壳体上带有螺纹，以便安装和调整距离。同时在外部有指示灯，指示传感器的通断状态。常用的接近开关有电感式、磁感应式、光电式及霍尔式。  本设计中采用电容式接近开关检测工作台动作是否到位，当运动到指定位置时，碰到行程开关，终 结上一个动作，准备执行下一个动