本發(fā)明涉及一種介電彈性體拉伸裝置，尤其是涉及一種利用絲杠機(jī)構(gòu)的介電彈性體雙軸拉伸裝置。

背景技術(shù)：

介電彈性體是一種新型的功能性材料，在國(guó)外首先作為驅(qū)動(dòng)材料研究，而對(duì)于介電彈性體的發(fā)電研究始于2001年，因能量密度高，質(zhì)量輕，變形大，價(jià)格低以及機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，使得其在發(fā)電領(lǐng)域越來(lái)越受重視。從原理上，介電彈性體發(fā)電機(jī)是一種具有“三明治”式三層結(jié)構(gòu)的可變電容器，上下兩側(cè)是柔性電極，中間是介電彈性體。在施加偏置電壓時(shí)，通過(guò)拉伸、收縮介電彈性體即可將施加的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。拉伸和收縮介電彈性體可使其發(fā)生形變和恢復(fù)，進(jìn)而發(fā)電。目前介電彈性體拉伸裝置種類(lèi)不多，其主要集中在單軸拉伸上，這類(lèi)裝置的拉伸效率不高，且運(yùn)動(dòng)行程較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種介電彈性體雙軸拉伸裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種介電彈性體雙軸拉伸裝置，其特征在于：該拉伸裝置包括支架、導(dǎo)軌、絲杠、下夾板、上夾板、彈簧、介電彈性體、小錐齒輪、軸承、絲桿螺母滑塊、大錐齒輪、步進(jìn)電機(jī)，絲杠呈十字對(duì)稱(chēng)分布，步進(jìn)電機(jī)直接與大錐齒輪連接，介電彈性體的四角被下夾板和上夾板夾緊固定，邊沿卷繞固定在彈簧上，下夾板與絲桿螺母滑塊通過(guò)螺栓進(jìn)行連接，絲桿螺母滑塊與絲杠進(jìn)行螺紋連接，小錐齒輪與絲杠連接。通過(guò)該裝置可將步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上、下夾板在兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)介電彈性體雙軸的同時(shí)拉伸與收縮；其拉伸與收縮過(guò)程可實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換。

所述介電彈性體雙軸拉伸裝置，其特征在于：采用絲杠機(jī)構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，使介電彈性體精確地拉伸與收縮。

所述介電彈性體雙軸拉伸裝置，其特征在于：采用錐齒輪組傳動(dòng)，一個(gè)大錐齒輪帶動(dòng)四個(gè)小錐齒輪同時(shí)工作，從而確保了四個(gè)水平絲杠工作同步，可以使四個(gè)滑塊在兩個(gè)垂直軸方向上同時(shí)向內(nèi)或向外移動(dòng)，提高了拉伸效率和機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化效率。

所述介電彈性體雙軸拉伸裝置，其特征在于：步進(jìn)電機(jī)作為機(jī)械能輸出機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)精確平穩(wěn)。

所述介電彈性體雙軸拉伸裝置，其特征在于：介電彈性體的四個(gè)邊沿卷繞固定在彈簧上，在拉伸過(guò)程中，利用彈簧的彈性可以保證介電彈性體的四個(gè)邊沿不會(huì)往里收縮。

本發(fā)明的特色與優(yōu)勢(shì)：該介電彈性體雙軸拉伸裝置可以實(shí)現(xiàn)介電彈性體在兩個(gè)垂直軸方向上的同時(shí)拉伸和收縮，提高了工作效率，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明介電彈性體雙軸拉伸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明介電彈性體雙軸拉伸裝置的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明介電彈性體雙軸拉伸裝置的主視圖；

圖4為本發(fā)明介電彈性體雙軸拉伸裝置的軸測(cè)圖。

具體實(shí)施方式

如圖1～4所示，本發(fā)明的拉伸裝置包括支架1、導(dǎo)軌2、絲杠3、下夾板4、上夾板5、彈簧6、介電彈性體7、小錐齒輪8、軸承9、絲桿螺母滑塊10、大錐齒輪11、步進(jìn)電機(jī)12。絲杠3呈十字對(duì)稱(chēng)分布，步進(jìn)電機(jī)12直接與大錐齒輪11連接，介電彈性體7的四角被下夾板4和上夾板5夾緊固定，邊沿卷繞固定在彈簧6上，下夾板4與絲桿螺母滑塊10通過(guò)螺栓進(jìn)行連接，絲桿螺母滑塊10與絲杠3進(jìn)行螺紋連接，小錐齒輪8與絲杠3連接，通過(guò)該機(jī)構(gòu)可將步進(jìn)電機(jī)12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上、下夾板在兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)介電彈性體的拉伸與收縮；其拉伸與收縮過(guò)程可實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換。

步進(jìn)電機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大錐齒輪11旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)與其連接的小錐齒輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)絲杠3也進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。絲桿螺母滑塊10分別在導(dǎo)軌2中兩個(gè)方向進(jìn)行滑動(dòng)，絲桿螺母滑塊10的直線運(yùn)動(dòng)作用于下夾板4和上夾板5，使其進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。夾板作用于固定在內(nèi)的介電彈性體7，使介電彈性體7在平面兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行拉伸，造成其雙軸拉伸形變。步進(jìn)電機(jī)12反轉(zhuǎn)，介電彈性體7恢復(fù)形變。通過(guò)步進(jìn)電機(jī)12的正反轉(zhuǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)介電彈性體的拉伸與收縮，進(jìn)而進(jìn)行發(fā)電。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種介電彈性體雙軸拉伸裝置，該拉伸裝置包括支架、導(dǎo)軌、絲杠、下夾板、上夾板、彈簧、介電彈性體、小錐齒輪、軸承、絲桿螺母滑塊、大錐齒輪、步進(jìn)電機(jī)，絲杠呈十字對(duì)稱(chēng)分布，步進(jìn)電機(jī)直接與大錐齒輪連接，介電彈性體的四角被下夾板和上夾板夾緊固定，邊沿卷繞固定在彈簧上，下夾板與絲桿螺母滑塊通過(guò)螺栓進(jìn)行連接，絲桿螺母滑塊與絲杠進(jìn)行螺紋連接，小錐齒輪與絲杠連接。通過(guò)該裝置可將步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上、下夾板在兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)介電彈性體雙軸的同時(shí)拉伸與收縮，其拉伸與收縮過(guò)程可實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換。該裝置提高了工作效率，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：曹建波;包輝煌;鄂世舉;蔡建程;高昭;羅罕頻;楊燦;任華林;王維傳;任鈺雪;金建華;郭壯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.13
技術(shù)公布日：2017.09.05