【《牙菌斑检测仪设计结构力学分析案例》2100字】

致谢牙菌斑检测仪设计结构力学分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u10241牙菌斑检测仪设计结构力学分析案例 1296391.1外壳强度分析 1209171.1.1选择材料 163601.1.2设定壁厚 2293391.1.3外壳分析结果 287011.2内部元件受力分析 41.1外壳强度分析1.1.1选择材料经查阅资料和文献发现，在设计制作版图电路板时常用一种型号叫做PCB的一种印刷版图电路板，我们也把它叫做一种印刷版图电路板,这种技术发展至今已经至少有100多年的发展历史了,它的电路设计主要都用的是基于一种版图式的电路设计,采用这种印刷电路板的主要技术特点之一就是用它大大降低了线路布线及材料装配之间的设计差误,提高了我国工业生产自动化的技术水平与工业生产者的劳动率。而在加工印刷电路板时，大多数会选择用碳纤维板加工，尤其是可复合成型的碳纤维板,这是一种用高温纳米的碳纤维毡和多种高性能的高碳环氧树脂纤维为主要原料所复合制成的新型高碳复合纤维材料,它们分别具有高温导热低、阻然、耐压抗高温、防水抗静电、重量轻、抵抗各种化学物质腐蚀等诸多优势。因此本文在电路板的力学仿真分析时选用碳纤维这一种材料。在选择外壳材料时，因为本文设计所设计的牙菌斑检测仪需要便携轻巧，方便日常使用，所以决定选用ABS材料。ABS是指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，丙烯腈为ABS复合树脂加工提供了坚硬、耐热、抗碱性酸碱和耐盐等多种酸性化学物质腐蚀的特殊化学性质;而聚苯乙烯树脂为ABS复合树脂加工提供了坚固的化学硬度、加工时的稳定流动性和提高产品表面光洁度的程度,是一种化学强度高、韧性好、易于高温加工和注塑成型的一种热塑高弹性高分子结构复合材料,又称之为ABS复合树脂。ABS这种塑料的主要外观原理是一种不透明而且可以呈现出一种象牙状的白色颗粒物,其加工制作后的制品可着色，变成你想要的颜色,并且它们还具有很高的色彩光泽度。因此在后期的加工处理上，可以把用该种材料设计的物品上色，使牙菌斑检测仪的外壳更加美观。ABS的电绝缘性较好，而且几乎没有受到温度、湿度及其频率等因素的影响,可以在大多数环境下进行使用。最重要的一点是,abs有优良的流体动力学性能,其冲击强度极好,同时它的耐热变形温度大约为93至118℃,制品经过退火加热处理后还有效地可以将其提高10℃左右。-40至100℃的温度下都是可以安全放心地使用。在对相机进行材料设置时，本文选择了6061材料。6061是一种合金材质，主要合金元素是镁与硅，为了达到不同的特性它的材料添加的也有所不同，如果要理想中及氧化铁对这种钢材的坏腐蚀功能,就建议可以在这种钢材中适量添加适当的氧化锰与铬。若只是想大幅提高导电合金的抗热耐磨性和冲击强度，不想其抗蚀性有明显降低可以添加少量的铜或锌,若只是想利用他的导电能力时则可以添加少量的铅与铜或者铅和锌,若只是想大幅增强钢的切削力,可以同时少量加入铅与铋。因为6061铝合金材料中的主要两种合金化学元素，分别是氧化镁与铝和二氧化硅,所以它们分别具有中等的导热强度、良好的导热耐腐蚀性、可靠的焊接性和稳定性,氧化热与反应加热效果更佳的主要特点。1.1.2设定壁厚在建模时，根据借助相关资料以及参考现有已经开发出的牙菌斑检测仪的参数，初步设定本文所设计的牙菌斑检测仪的壳体厚度为2mm。1.1.3外壳分析结果研究表明，作为一名成年男性或者女性，握力在43至50千克,27至31千克之间，通常来说人手的握力一般为300牛左右。因此本文在进行牙菌斑检测仪外壳静应力分析时，设置的力度与成年人正常握力相比偏大一些，这样能使所设计的牙菌斑检测仪在力学性能方面不受误差影响。本文在设计牙菌斑检测仪时，选用ABS树脂作为牙菌斑检测仪外壳的材料。在软件上输入所选取的外壳材料ABS树脂以及力350牛后对外壳进行静应力分析。分析云图如图1.1和图1.2所示。图1.1牙菌斑检测仪外壳受力分析应力图图1.2牙菌斑检测仪外壳受力分析位移图由图可知图1.1为牙菌斑检测仪外壳受力分析应力图，图1.2为牙菌斑检测仪外壳受力分析位移图。对图1.1进行分析如下：在应力分析图中，分析图中右侧所显示的条形图从红色到蓝色表示应力由大到小。也就是说颜色越偏向红代表应力越大，颜色越偏向蓝代表应力越小。可以看出顶部最少，下来是底部，中间所受的应力相对来说更大一些。同时该条形图在该分析图中表示牙菌斑检测仪外壳所受到的应力的最大值到最小值。由图可知该牙菌斑检测仪外壳的屈服力为6.204e+008，对比图中柱状图所显示的顶端，也就是该牙菌斑检测仪外壳受力最大的部位，数值为1.191e+007，很显然该牙菌斑检测仪外壳受力最大处的数值远远小于其所能够承受的屈服力，说明设设置的参数并没有失效，分析图为正常的。对图1.1进行分析如下：在位移分析图中，分析图中右侧所显示的的条形图从红色到蓝色表示所分析的物体型变量由大到小。也就是说颜色越红偏向变量越大，颜色越偏向蓝色型变量越小。又图可知该牙菌斑检测仪外壳的最大型变量为9.574e-002，最小型变量为1.000e-030。也就是说该牙菌斑检测仪的外壳最大型变量为9.574*10−21.2内部元件受力分析在内部元件受力分析时，本文对CMOS图像传感器进行了受力分析，填写参数时，CMOS图像传感器的材料选择了6061铝合金，受力大小选择了外壳所能接受的最大应力。分析云图如图1.3和图1.4所示。图