一种介电弹性体双轴拉伸装置的制作方法

本发明涉及一种介电弹性体拉伸装置，尤其是涉及一种利用丝杠机构的介电弹性体双轴拉伸装置。

背景技术：

介电弹性体是一种新型的功能性材料，在国外首先作为驱动材料研究，而对于介电弹性体的发电研究始于2001年，因能量密度高，质量轻，变形大，价格低以及机电转换效率高等优点，使得其在发电领域越来越受重视。从原理上，介电弹性体发电机是一种具有“三明治”式三层结构的可变电容器，上下两侧是柔性电极，中间是介电弹性体。在施加偏置电压时，通过拉伸、收缩介电弹性体即可将施加的机械能转化为电能。拉伸和收缩介电弹性体可使其发生形变和恢复，进而发电。目前介电弹性体拉伸装置种类不多，其主要集中在单轴拉伸上，这类装置的拉伸效率不高，且运动行程较大。

技术实现要素：

本发明涉及一种介电弹性体双轴拉伸装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种介电弹性体双轴拉伸装置，其特征在于：该拉伸装置包括支架、导轨、丝杠、下夹板、上夹板、弹簧、介电弹性体、小锥齿轮、轴承、丝杆螺母滑块、大锥齿轮、步进电机，丝杠呈十字对称分布，步进电机直接与大锥齿轮连接，介电弹性体的四角被下夹板和上夹板夹紧固定，边沿卷绕固定在弹簧上，下夹板与丝杆螺母滑块通过螺栓进行连接，丝杆螺母滑块与丝杠进行螺纹连接，小锥齿轮与丝杠连接。通过该装置可将步进电机的旋转运动转化为上、下夹板在两个方向上的直线运动，从而实现介电弹性体双轴的同时拉伸与收缩；其拉伸与收缩过程可实现机械能与电能的转换。

所述介电弹性体双轴拉伸装置，其特征在于：采用丝杠机构，将旋转运动转换成直线运动，使介电弹性体精确地拉伸与收缩。

所述介电弹性体双轴拉伸装置，其特征在于：采用锥齿轮组传动，一个大锥齿轮带动四个小锥齿轮同时工作，从而确保了四个水平丝杠工作同步，可以使四个滑块在两个垂直轴方向上同时向内或向外移动，提高了拉伸效率和机械能到电能的转化效率。

所述介电弹性体双轴拉伸装置，其特征在于：步进电机作为机械能输出机构，传动精确平稳。

所述介电弹性体双轴拉伸装置，其特征在于：介电弹性体的四个边沿卷绕固定在弹簧上，在拉伸过程中，利用弹簧的弹性可以保证介电弹性体的四个边沿不会往里收缩。

本发明的特色与优势：该介电弹性体双轴拉伸装置可以实现介电弹性体在两个垂直轴方向上的同时拉伸和收缩，提高了工作效率，具有结构简单、安装方便、维护成本低等优点。

附图说明

图1为本发明介电弹性体双轴拉伸装置的结构示意图；

图2为本发明介电弹性体双轴拉伸装置的传动结构示意图；

图3为本发明介电弹性体双轴拉伸装置的主视图；

图4为本发明介电弹性体双轴拉伸装置的轴测图。

具体实施方式

如图1～4所示，本发明的拉伸装置包括支架1、导轨2、丝杠3、下夹板4、上夹板5、弹簧6、介电弹性体7、小锥齿轮8、轴承9、丝杆螺母滑块10、大锥齿轮11、步进电机12。丝杠3呈十字对称分布，步进电机12直接与大锥齿轮11连接，介电弹性体7的四角被下夹板4和上夹板5夹紧固定，边沿卷绕固定在弹簧6上，下夹板4与丝杆螺母滑块10通过螺栓进行连接，丝杆螺母滑块10与丝杠3进行螺纹连接，小锥齿轮8与丝杠3连接，通过该机构可将步进电机12的旋转运动转化为上、下夹板在两个方向上的直线运动，从而实现介电弹性体的拉伸与收缩；其拉伸与收缩过程可实现机械能与电能的转换。

步进电机11转动带动大锥齿轮11旋转，从而带动与其连接的小锥齿轮8转动，同时丝杠3也进行转动。丝杆螺母滑块10分别在导轨2中两个方向进行滑动，丝杆螺母滑块10的直线运动作用于下夹板4和上夹板5，使其进行直线运动。夹板作用于固定在内的介电弹性体7，使介电弹性体7在平面两个方向上同时进行拉伸，造成其双轴拉伸形变。步进电机12反转，介电弹性体7恢复形变。通过步进电机12的正反转，来实现介电弹性体的拉伸与收缩，进而进行发电。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种介电弹性体双轴拉伸装置，该拉伸装置包括支架、导轨、丝杠、下夹板、上夹板、弹簧、介电弹性体、小锥齿轮、轴承、丝杆螺母滑块、大锥齿轮、步进电机，丝杠呈十字对称分布，步进电机直接与大锥齿轮连接，介电弹性体的四角被下夹板和上夹板夹紧固定，边沿卷绕固定在弹簧上，下夹板与丝杆螺母滑块通过螺栓进行连接，丝杆螺母滑块与丝杠进行螺纹连接，小锥齿轮与丝杠连接。通过该装置可将步进电机的旋转运动转化为上、下夹板在两个方向上的直线运动，从而实现介电弹性体双轴的同时拉伸与收缩，其拉伸与收缩过程可实现机械能与电能的转换。该装置提高了工作效率，具有结构简单、安装方便、维护成本低等优点。

技术研发人员：曹建波;包辉煌;鄂世举;蔡建程;高昭;罗罕频;杨灿;任华林;王维传;任钰雪;金建华;郭壮
受保护的技术使用者：浙江师范大学
技术研发日：2017.06.13
技术公布日：2017.09.05