一种基于振动能储存的定位装置及其应用的制作方法

本发明涉及振动能储存领域，尤其涉及一种基于振动能储存的定位装置及其应用。

背景技术：

面对能源危机及其振动能废弃，无用场合，振动能搜集并二次应用成为一个热点话题。当前废弃振动能利用主要应用在两个方面，一是在微小振动场合，通过压电功能材料将其转化为电能并用于微型电子器件供电；二是在工业领域内动能回收转为弹性势能并再次释放用于加速的一种被动驱动装置。前者将其振动能转为电能，后者将其转为弹性势能被动释放进行驱动。如何将储存的弹性势能进行主动灵活配置，用于直接定位驱动和减振等工程领域是一大创新与挑战。

而现有的振动能在储存为弹性势能的结构中，弹性势能只能被动的释放，不能灵活配置进而达到目标驱动位置或速度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于振动能储存的定位装置,解决了现有的弹性势能的结构中，弹性势能只能被动的释放，不能灵活配置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种基于振动能储存的定位装置，包括导杆、固定件、连接件、承重台、电磁开关、第一主弹簧和第二主弹簧，其中，导杆的一端与固定件固定连接，另一端与承重台滑动连接，承重台布置固定件的上方；连接件套装在导杆上，且沿导杆的轴线来回移动，连接件置于承重台和固定件之间；第一主弹簧和第二主弹簧均套装在导杆上，且第一主弹簧布置在承重台和连接件之间；第二主弹簧布置在连接件和固定件之间；

电磁开关设置有四个，其中两个对称布置在第一主弹簧的两侧；剩余两个对称布置在第二主弹簧的两侧。

优选地，电磁开关包括电磁铁和衔铁，其中，电磁铁和衔铁电连接。

优选地，固定件上表面和承重台下表面的两端均安装有一个外壁，每个外壁连接一个衔铁；连接件上、下表面的两端均设置有一个凸台，每个凸台连接一个电磁铁。

优选地，外壁和衔铁之间设置有复位弹簧。

优选地，每个外壁的自由端连接一个托板，衔铁安装在托板和固定件或托板和承重台之间，且衔铁的两端端部分别与托板和固定件或托板和承重台之间设置有间隙。

优选地，外壁和固定件，以及外壁和承重台之间均通过螺钉连接。

优选地，凸台上开设有u型凹槽，电磁铁安装在u型凹槽内。

优选地，承重台和导杆之间通过第一滑动轴承滑动连接。

优选地，固定件和导杆之间通过第二滑动轴承滑动连接。

一种基于振动能储存的定位装置的应用，基于一种基于振动能储存的定位装置，包括以下步骤：

当置于承重件和连接件之间的电磁开关打开，置于固定件和连接件之间的电磁开关关闭时；第一主弹簧被电磁开关定位，阻止其变形，第二主弹簧因运动变形而被压缩，则外界振动能通过第二主弹簧的弹性变形转化为弹性势能；

当置于承重件和连接件之间的电磁开关关闭，置于固定件和连接件之间的电磁开关打开时；第一主弹簧因运动变形而被压缩，则外界振动能通过第一主弹簧的弹性变形转化为弹性势能，第二主弹簧被电磁开关定位，阻止其变形。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种基于振动能储存的定位装置，基于振动能储存的定位装置的作业特点必须要求外界振动能能够充分的转化为弹性势能储存在机械弹簧中。储存的弹性势能通过机械开关进行锁存，并通过外部控制两个弹簧的不同变形，得到最终外界负载所想要达到的位置。

本装置能够将外界废弃振动能直接转化为弹性势能储存在弹簧中并用以定位；该装置可用于建筑桥梁等土木工程领域，降低暴风，大量行人走动带来的建筑桥梁机构的振动以增加安全；用于机床加工装备与地面固结，降低加工过程中机床产生的振动噪音，提高生产车间的安全及舒适度，同时对提高加工精度有一定的促进作用；用于汽车悬挂，座椅系统，降低不平整路面对车辆造成的冲击以增加乘客舒适度；用于儿童弹跳玩具，一次起跳能够储存振动能以多次起跳供小孩玩耍。基于上述广泛的应用领域，其对应生产的建筑桥梁减振设备，机床减振设备，汽车悬挂及座椅系统减振设备，儿童玩具储能定位设备将产生巨大的经济效益。对目前建筑桥梁，机床，汽车悬挂及座椅系统中减振设备市场及现有技术创新将产生巨大冲击；该装置能够灵活利用储存的弹性势能进行半主动控制以达到定位作用，这点将对传统驱动理念产生影响；对于儿童玩具应用领域该装置给出一种新的立意也将对玩具市场产生影响。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是电磁铁的内部结构示意图；

其中，1、导杆2、固定件3、连接件4、凸台5、u型凹槽6、电磁铁7、承重台8、沟槽9、衔铁10、复位弹簧11、第一主弹簧12、第二主弹簧13、线圈14、u型磁铁芯15、第一滑动轴承16、托板17、外壁18、螺钉19、第二滑动轴承20、螺纹孔21、台阶面22、环形树脂。

具体实施方式

下面结合附图,对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种基于振动能储存的定位装置，包括导杆1、固定件2、连接件3、凸台4、电磁铁6、承重台7、衔铁9、复位弹簧10、第一主弹簧11、第二主弹簧12、第一滑动轴承15、托板16、外壁17、螺钉18、第二滑动轴承19、螺纹孔20和台阶面21，其中，导杆1的一端与固定件2固定连接，另一端与承重台7滑动连接；固定件2和承重台7平行布置。

连接件3套装在导杆1上，与导杆1滑道连接；且置于固定件2和承重台7之间。

第一主弹簧11和第二主弹簧12均套装在导杆1上，其中，第一主弹簧11置于承重台7和连接件3之间，第二主弹簧12置于连接杆3和固定件2之间。

承重台7的中心处开设有安装孔，所述安装孔套装在第一滑动轴承15上，第一滑动轴承15安装在导杆1上。

固定件2的中心处开设有安装孔，所述安装孔套装在第二滑动轴承19上，第二滑动轴承19安装在导杆1上。

固定件2和承重台7的两端均安装有一个外壁17，每个外壁17上连接有一个电磁开关。

电磁开关通过复位弹簧10与外壁17连接。

电磁开关包括衔铁9和电磁铁6，其中，复位弹簧10与衔铁9连接，衔铁9和电磁铁6电连接，电磁铁6安装在凸台4上，凸台4安装在连接件3上。

每个外壁17的自由端连接一个托板16，衔铁9安装在托板16和固定件2或托板16和承重台7之间，且衔铁9的两端端部分别与托板16和固定件2或托板16和承重台7之间设置有间隙。

具体地：固定件2的上表面和承重台7的下表面上均开设有一个沟槽8，托板16的下表面开设有台阶面21，衔铁9布置在沟槽8和台阶面21之间。

凸台4上开设有u型凹槽5，所述电磁铁6安装在u型凹槽5内。

如图2所示，电磁铁6包括一个u型磁铁芯14和一个线圈13，其中，u型磁铁芯14安装在凹槽内，u型磁铁芯14通过环形树脂22固结在凹槽内。

工作原理：

当向安置在承重件7和连接件3之间的电磁铁6通电，安置在固定件2和连接件3之间的电磁铁断电；则承重件7和连接件3之间的电磁开关打开，两端的衔铁向中间运动，两端的复位弹簧10被拉；下面的两个电磁铁与衔铁断开，此时第一主弹簧11被阻止继续变形，第二主弹簧12运动变形而被压缩。此时外界振动能通过主弹簧12的弹性变形转化为弹性势能。

当安置在承重件7和连接件3之间的电磁铁6断电，向安置在固定件2和连接件3之间的电磁铁通电时，连接件3上面的四个复位弹簧10复位，驱动上面的衔铁9复位；连接件3下面的四个复位弹簧10被拉，衔铁9与电磁铁6吸合；第一主弹簧11运动变形而被拉伸，第二主弹簧12运动被阻止；此时外界振动能通过主弹簧11的弹性变形转化为弹性势能。

储存弹性势能的两个主弹簧11和主弹簧12根据外部的弹簧切换规律进一步做相关的变形运动，使之最终承重台的位置达到所要求的位置。