学位论文-—电动后视镜开关半自动检测台设计.doc

电动后视镜开关半自动检测台设计
目 录
中文摘要 1
英文摘要 2
1 引言 3
2 题目及总体分析 4
2.1 题目：电动后视镜开关半自动检测台设计 4
2.2 设计要求 5
2.3 后视镜及其工作原理 5
2.4 后视镜开关 7
3 工装辅具运动机构设计 8
3.1 运动机构的选择 8
3.2 工装辅具的运动简图—偏置曲柄滑块机构 8
3.3 偏置曲柄滑块机构的相关计算 8
4 零部件的设计与选择 9
4.1 总装图 9
4.2 工装辅具主要零部件设计 11
4.3 工装辅具3D建模效果图： 15
5 电动后视镜开关工作电路的测试原理及其实现 16
5.1 电动后视镜开关工作电路的测试原理设计 16
5.2 电动后视镜开关半自动检测台的实际使用说明 17
设计总结 18
参考文献： 19
21

电动后视镜开关半自动检测台设计

摘要：随着汽车制造业的发展，其零部件的检测设备也在不断的更新换代，对其使用性能以及可靠性方面的要求也在不断地提升。本文就一款汽车后视镜开关的检测要求，设计一个满足其测试要求的半自动测试台。文章主要内容分为：1.所选开关工装夹具的设计。主要采用偏置曲柄滑块机构来实现开关与测试护套的牢固对接。2.电动后视镜开关测试原理及其实现。主要是通过发光二极管来测试电路的接通状况。通过以上两点设计出了一台适用所选电动后视镜开关的检测要求性能可靠的半自动测试台，并且适用于实际的生产条件，从而达到提高产品出厂合格率，提高生产力的设计目的。
关键词：电动后视镜开关；半自动检测台；工装夹具 ；曲柄滑块机构

Electric mirror switch semi-automatic test-bed design
GuanHaifeng Director：JinYufeng
(Mechanical design manufacturing and automation, College of Information Engineering HuangShang University)
Abstract：With the development of the automotive industry, the components of the testing equipment are constantly upgrading its Performance and reliability requirements are constantly improved.In this paper, a rearview mirror switch testing requirements, design a semi-automatic test bench to meet the test requirements. The main content of the article is divided into: 1. Selected switch fixture design. Mainly offset slider-crank mechanism to switch test sheath firm butt. 2 electric mirror switch test theory and implementation. Mainly through the light-emitting diode to test the the circuit ON position. The design two points above the application of a selected electric mirror switch detection requires reliable semi-automatic test bench, and is applicable to the actual production conditions, so as to improve products manufactured pass rate, designed to improve productivity.
Alpha
Key Words：Electric mirror switch; semi-automatic detection; fixture; slider-crank mechanism
1 引言
汽车后视镜反映汽车后方、侧方和下方的情况，使驾驶者可以间接看清楚这些位置的情况，它起着“第二只眼睛”的作用，扩大了驾驶者的视野范围。其在汽车使用中的作用可见一斑。电动后视镜开关是汽车内部安装在驾驶室内的可以控制汽车后视镜按指定方向旋转的电动开关。在实际的电动后视镜开关的生产过程中必然涉及到对其功能的检测。但如何在实际的生产过程中又方便又经济又可靠地完成对其性能的检测是汽车制造业所面临的一个亟待解决的问题。本文即是通过设计一款通用汽车电动后视镜半自动开关检测台来解决这一问题的。
2 题目及总体分析
2.1 题目：电动后视镜开关半自动检测台设计

图 2-1 电动后视镜开关产品外形图

图 2-2 电动后视镜开关电路原理图
技术要求：
1.工作电压：DC12V,负载电流0.8A.
2.操作力：左右选择开关为4N,方向选择开关为6N.
3.开关耐久性要求：左右选择开关为5000次，方向选择开关为20000次(上下，左右各10000次).
4.开关执行标准QC/T198-1995.
2.2 设计要求
2.2.1设计一副电动后视镜开关工装辅具，并通过一定的机构实现实现其与测试护套的对接。
2.2.2设计的检测台满足电动后视镜开关性能检测要求。
2.2.3完成3D建模及相关图纸。
2.3 后视镜及其工作原理
汽车后视镜反映汽车后方、侧方和下方的情况，使驾驶者可以间接看清楚这些位置的情况，它起着“第二只眼睛”的作用，扩大了驾驶者的视野范围。

图 2-3   后视镜
后视镜按安装位置不同可分为外后视镜、下后视镜和内后视镜。能反映汽车前下方、汽车后方、以及车内的状况。后视镜镜面主要有两种，一种是表面曲率无穷大的平面镜。这个可以得到与视野大小相同的映像。另一种是凸面镜，镜面呈球面状，曲率半径大小不同。但视野范围大，这种通常叫做外后视镜和下后视镜。
轿车以及轻乘用车一般装有外、内后视镜，大型车辆一般装有外后视镜、下后视镜和内后视镜。
后视镜还有一个视界的问题，也就是指镜面能够反映到的范围。

图 2-3   后视镜
2.4后视镜开关
电动后视镜开关为按钮式开关，其中L/R按钮可以在左后视镜与右后视镜之间切换，上下左右四个按钮可以分别控制左右后视镜的旋转方向。其电路原理图见图 2-2。
3 工装辅具运动机构设计
3.1 运动机构的选择
根据所要设计辅具所要完成的运动选择偏置曲柄滑块机构，选择偏置曲柄滑块机构的原因是曲柄滑块机构实现的是把机械的旋转运动转换为平移运动，而本工装辅具即是需要利用杠杆原理把人力容易提供的旋转力矩转化为所需要的平移运动。这样就降低了人的劳力等级。
3.2 工装辅具的运动简图—偏置曲柄滑块机构

图 3-1 工装辅具的运动简图
3.3 偏置曲柄滑块机构的相关计算
如图3-1所示，偏心距为e，滑块长度为a。
3.3.1压簧的结构设计
压簧在设计时主要考虑到压簧材料的选择，压簧力值的校核与验算，压簧加工工艺的确定。本测试台要求在手柄下压拔出护套后，压簧能将护套夹具弹回其原始位置，故经现场确定其回弹力P>10N。在设计时还应该考虑到几方面的因素：首先是压簧的中径尺寸的确定，由于本压簧是安装在底板与上支板之间的立柱上，所以，压簧中径D>8mm，其次还应考虑到压簧在和底板接触的方式，为了减少插座底座和压簧的磨损，所以压簧在制造工艺上应采用两端部磨平处理，这样压簧和插座底部就是面接触，增大了接触面积，减小了压强，于是就降低了两者的磨损，延长了使用寿命；最后，压簧在结构上还做出了两端圈并紧的处理，俗称并圈，并圈的好处就是增加了压簧的稳定性，延长了压簧的使用寿命，同时在传动时传动稳定性强。
压簧的三维示意图，如图 3-2所示

图3-2 压簧的三维示意图
4.2 压簧回弹力的校核与验算
选择公司已有碳素钢丝压簧，碳素钢丝性能好且性价比高，成本低。选择碳素钢丝的线径d=1mm；压簧的弹性模量为G=80000N/m2；压簧的总圈数n1=20；压簧并圈数n2=2，中径D=10mm；压簧的最大压缩量=38mm；压簧有效圈数设为n；压簧刚度设为P1，压簧在最大压缩量时，其回弹力为P。
查弹簧设计手册，有：
（4-1）
（4-2）
（4-3）
将 代入公式（4-3），得

故压簧满足P>10N的设计要求。
4 零部件的设计与选择
4.1 总装图

图 4-1 工装辅具总装图
表 4-1
序号
名称
材料
数量
备注
1
定位块A
ABS
1
棱角倒钝
2
定位块B
ABS
1
棱角倒钝
4
护套夹紧板A
45#钢
1
未注圆角R1
5
把手
45#钢
1

6
手柄球
45#钢
1

8
辅助块
45#钢
1
未注倒角C1
9
立板
Q235A
1

11
底板
LY12
1
镀锌层厚度为双边0.02mm
12
导向轴
Cr12
2

17
限位销
45#钢
1

18
挡圈
45#钢
2

19
导套
Cr12
2

20
护套夹紧板B
45#钢
1
未注尺寸按CAD图形加工
21
上支板
Q235A
1

4.2 工装辅具主要零部件设计
4.2.1 定位块A 材料：ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）
塑料ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；塑料ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，所以选用ABS作为定位块的材料。当在进行开关检测时，可以避免开关表面与定位块接触时导致的后视镜开关表面的划伤，从而达到保持产品美观的目的。

图 4-2 定位块A
4.2.2 定位块B 材料：ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）

图 4-3 定位块B
4.2.3 底板 材料：LY12 铝板
LY12是一种高强度硬铝，可进行热处理强化，在退火和刚淬火状态下塑性中等，点焊焊接性良好，用气焊和氩弧焊时有形成晶间裂纹的倾向；合金在淬火和冷作硬化后其可切削性能尚好，退火后可切削性低；抗蚀性不高，常采用阳极氧化处理与涂漆方法或表面加包铝层以提高其抗腐蚀能力。LY12为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。

图 4-4 底板
4.2.4 导向板 材料：Cr合金工具钢
Cr12模具钢为典型的合金工具钢，国内执行标准为GB/T 1299-2000。

图 4-5 导向板
4.2.5 护套夹紧板A 材料：45钢

图 4-6 护套夹紧板A
4.2.6护套夹紧板B 材料：45钢

图 4-7 护套夹紧板B
4.3工装辅具3D建模效果图：

图 4-8 工装辅具3D建模效果图
5 电动后视镜开关工作电路的测试原理及其实现
5.1电动后视镜开关工作电路的测试原理设计

图 5-1 电动后视镜开关测试原理图
工作电压：12V，工作电流：0.8A，
限流电阻R=15Ω。
如图所示，当电源接通，后视镜开关打在“L”，向左的档位时，触点1、5接通，2、3接通，此时电流从电源正极流向为：触点1→ 触点5→ 发光二极管→ 限流电阻R → 触点3 → 触点2→电源负极。
相似地，当电源接通，后视镜开关打在“L”，向右的档位时，触点1、5接通，2、3接通，此时电流从电源正极流向为：触点1→ 触点3→ 发光二极管→ 限流电阻R → 触点5 → 触点2→电源负极。
当电源接通，后视镜开关打在“L”，向上的档位时，触点1、5接通，2、3接通，此时电流从电源正极流向为：触点1→ 触点6→ 发光二极管→ 限流电阻R → 触点3 → 触点2→电源负极。
当电源接通，后视镜开关打在“L”，向下的档位时，触点1、5接通，2、3接通，此时电流从电源正极流向为：触点1→ 触点3→ 发光二极管→ 限流电阻R → 触点6→ 触点2→电源负极。
当电源接通，后视镜开关打在“R”，向左的档位时，触点1、5接通，2、3接通，此时电流从电源正极流向为：触点1→ 触点8→ 发光二极管→ 限流电阻R → 触点3→ 触点2→电源负极。
当电源接通，后视镜开关打在“R”，向右的档位时，触点1、5接通，2、3接通，此时电流从电源正极流向为：触点1→ 触点3→ 发光二极管→ 限流电阻R → 触点8→ 触点2→电源负极。
当电源接通，后视镜开关打在“R”，向上的档位时，触点1、5接通，2、3接通，此时电流从电源正极流向为：触点1→ 触点7→ 发光二极管→ 限流电阻R → 触点3→ 触点2→电源负极。
当电源接通，后视镜开关打在“R”，向上的档位时，触点1、5接通，2、3接通，此时电流从电源正极流向为：触点1→ 触点3→ 发光二极管→ 限流电阻R → 触点7→ 触点2→电源负极。
本测试台的工作原理是把实际汽车电动后视镜中的电机在电路中等价互换为发光二极管和限流电阻的组合。发光二极管的的作用是通过目测发光二极管的发光状态来判定开关的工作电路是否导通。限流电阻的作用是代替电动机，成为电路的负载，从而限制电路总电流的大小。
5.2 电动后视镜开关半自动检测台的实际使用说明

图 5-1 测试台测试看板
本测试台是为实际生产过程中的测试工序而设计的，所以针对认为识别开关工作状态设计了一款测试台测试看板，如图5-1所示。现将本测试台在实际使用中的操作过程及使用方法总结如下：
1.测试前调整工装，主要是需将测试用护套装入护套加紧板A与护套加紧板B之间
2.使用技艺样品检测测试台的工作状态是否正常。具体方法：首先将需要测试的电动后视镜开关放入工装辅具定位块A呵定位块B所形成的槽内。在握住手柄球，向上旋转，使测试用护套与后视镜开关有效对接。然后按顺序依次按下后视镜开关的相应按钮，检查开关的八种工作状态。检查时，观察测试台看板的各状态指示灯是否一一对应地亮灭即可。例如：当开关调整在“L”档位，按住向左按钮，则测试台看板中左后视镜左灯常亮，松开按钮时，灯灭。同理按住向右按钮时，则左后视镜中的右灯常亮，松开按钮时，灯灭。
3.若使用技艺样品的测试状态正常的话，说明测试台能正常工作，可以进行批量产品的检测工作。批量产品的检测方法与技艺样品相同。
设计总结
四年转瞬即逝，毕业设计是大学四年最后的功课。从2012年的5月份杨教授就开始让各个老师给我们出毕业设计的课题。我一开始选的是蒋老师的课题基于Matlab的信号频谱仿真与设计。但是后来由于到昌辉股份的实习与工作，更换了课题与指导老师。改为---题目：电动后视镜开关半自动检测台；指导老师：曹春成、金育锋。也就是现在所做的课题。
本次的设计是为实际生产服务的，由于之前在学校并没有这方面的经验，所以从一开始拿到这个课题，我就请我的指导老师曹春成老师带我到车间了解了JK9054电动后视镜开关的成产过程，特别是其检测过程。在曹老师的帮助下，我初步完成了测试时使用的工装辅具的设计，其主要运动方案是选择偏置曲柄滑块机构来解决测试时的测试护套与开关的对接问题。之后我又在曹老师的帮助下完成了工装辅具各个零部件的设计。最后输出图纸并建立了数模。在这期间，也遇到了不少困难，比如零件尺寸的确定，公差配合的选择以及零部件的材料的选择等。但是，在这方面公司有许多实际的素材，以及有着许多设计经验丰富的员工，他们给了我很大的帮助，在此表示感谢。
测试台电路方面的设计主要是在金玉锋老师的指导下完成的。在他的帮助下，我了解了JK9054电动后视镜开关的工作原理，最终确定了以发光二极管和限流电阻来代替后视镜发电机来检测后视镜开关电路的方法来测试其工作状态的测试方法。
经过一段时间，最终我达到了此次毕业设计的基本要求：
1. 完成测试台工装辅具的设计；
2. 设计一种满足检测要求的测试方案。
3. 完成3D建模及相关图纸。
由于之前的一段时间的拖拉，导致后期时间比较紧张，可能导致最终的论文有些不足之处。在此也有些遗憾。在蒋老师的催促下，完成了毕业论文格式的修改以及内容的完善。
此次毕业设计的经历让我学会一些，感觉自己在能力方面是欠缺的，但更主要的问题可能还是要积极地去发现问题与解决问题，而不能逃避。希望以后可以更加成熟，更好地发展。
最后感谢所有帮助、关心、教导我的人。
参考文献：
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