CN101666299A - 形状记忆合金位移叠加驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于驱动设备领域，涉及一种形状记忆合金位移叠加驱动机构。对形状记忆合金拉伸预变形后，将多根形状记忆合金丝材和多个圆筒组合相连，采用电流加热的方式使形状记忆合金丝材形状回复，由输出端输出多个丝材各自的回复位移的叠加值，实现位移动作。该机构结构紧凑，可实现结构小型化，并且大大提高了形状记忆合金机构的输出位移，对于形状记忆合金机构设计和扩大其应用范围有着非常重要的意义，该机构可用于机械、电子、自动化等工业领域。
Description
技术领域
本发明属于驱动设备领域，特别明涉及一种形状记忆合金位移叠加驱动机构。
背景技术
形状记忆合金具有优异的形状记忆效应，将其设计制作成各种驱动机构广泛应用在机械、电子、自动化等领域。形状记忆效应是指合金在马氏体状态变形后加热到奥氏体转变温度时，其形状恢复到初始形状的现象。形状记忆合金驱动机构通常就是将形状记忆合金拉伸变形后加热回复，利用回复过程产生的回复力和回复位移对外做功来实现驱动的目的，根据不同的使用环境和要求设计不同结构和功能的驱动件。
目前形状记忆性能较好的TiNi基合金，其最佳回复应变约为8％，但在实际驱动机构设计中考虑到反复使用和机构的可靠性，通常将回复应变设计为3～5％，简单的说，100mm长度的记忆合金丝材变形后加热回复时的输出位移为3～5mm，因此相对的较小的输出位移成为制约形状记忆合金驱动机构应用的最大瓶颈。若能通过结构设计，利用多根形状记忆合金丝材组合将其各自输出位移叠加达到输出位移放大的目的，将对形状记忆合金驱动机构的设计和在工程领域的推广应用有着非常重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种形状记忆合金位移叠加驱动机构，其特征在于：第一圆筒1、第二圆筒7、第三圆筒6和第四圆筒5相互同心，且第二圆筒7、第三圆筒6和第四圆筒5在垂直方向能自由的相对运动；内形状记忆合金丝材2一端固定在第一圆筒1上，另一端与第四圆筒5相连；中形状记忆合金丝材3一端与第四圆筒5相连，另一端与第三圆筒6相连；外形状记忆合金丝材4一端与第三圆筒6相连，另一端与第二圆筒7相连；第一圆筒1和第二圆筒7之间通过拉簧9相连，位移输出端8固定在第二圆筒7上。
所述第一圆筒1内壁下部设置有固定挡板10，对第二圆筒7起到限位作用。
所述内形状记忆合金丝材2、中形状记忆合金丝材3、外形状记忆合金丝材4为丝线形或弹簧形式。
所述机构为三个位移叠加输出，或二个组合位移叠加输出，或四个及四个以上组合叠加输出。
本发明的有益效果为：实现了多根形状记忆合金丝材加热时的回复位移叠加输出，大大提高了相对回复位移量，同时多根丝材同步回复时其回复力也大大增加，对于形状记忆合金驱动件的设计和应用有着重要的意义；结构紧凑，可实现结构小型化，可广泛应用在机械、电子、自动化等工业领域。
附图说明
图1为形状记忆合金位移叠加驱动机构结构示意图。
图中标号：
1-第一圆筒；2-内形状记忆合金丝材；3-中形状记忆合金丝材；
4-外形状记忆合金丝材；5-第四圆筒；6-第三圆筒；7-第二圆筒；
8-位移输出端；9-拉簧；10-同定挡板。
具体实施方式
本发明提供了一种形状记忆合金位移叠加驱动机构，下面通过附图说明和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1为形状记忆合金位移叠加驱动机构结构示意图。第一圆筒1、第二圆筒7、第三圆筒6和第四圆筒5相互同心，且第二圆筒7、第三圆筒6和第四圆筒5在垂直方向能自由的相对运动；内形状记忆合金丝材2一端固定在第一圆筒1上，另一端与第四圆筒5相连；中形状记忆合金丝材3一端与第四圆筒5相连，另一端与第三圆筒6相连；外形状记忆合金丝材4一端与第三圆筒6相连，另一端与第二圆筒7相连；第一圆筒1和第二圆筒7之间通过拉簧9相连，位移输出端8固定在第二圆筒7上；第一圆筒1内壁下部设置有固定挡板10，对第二圆筒7起到限位作用。
所述形状记忆合金位移叠加驱动机构的工作过程如下：
(1)对内形状记忆合金丝材2、中形状记忆合金丝材3、外形状记忆合金丝材4进行拉伸预变形；
(2)按图1示对机构进行装配，分别将内形状记忆合金丝材2、中形状记忆合金丝材3、外形状记忆合金丝材4的两端与外部电源相连，采用电流加热使形状记忆合金形状回复；
(3)同步通电加热内形状记忆合金丝材2、中形状记忆合金丝材3、外形状记忆合金丝材4，内形状记忆合金丝材2发生回复，长度收缩使得第四圆筒5向上运动；中形状记忆合金丝材3发生回复，长度收缩使得第三圆筒6向上运动；外形状记忆合金丝材4发生回复，长度收缩使得第二圆筒7向上运动，因此第二圆筒7向上运动的位移量为加热内形状记忆合金丝材2、中形状记忆合金丝材3和外形状记忆合金丝材4收缩位移量的叠加总和，也即为同定在第二圆筒7上的输出端8向上运动的位移量；
(4)待内形状记忆合金丝材2、中形状记忆合金丝材3和外形状记忆合金丝材4回复完全后，即完成了位移叠加驱动功能；断开电源，内形状记忆合金丝材2、中形状记忆合金丝材3和外形状记忆合金丝材4自然冷却，在拉簧拉力的作用下发生应力诱发马氏体相变，内形状记忆合金丝材2、中形状记忆合金丝材3和外形状记忆合金丝材4被拉长，形状恢复到初始状态；挡板10起到对第二圆筒7限位的作用，保证每次驱动动作完成后第二圆筒7在拉簧作用下回到相同初始位置。
以上所述的实施例，只是本发明的一个较佳的具体实施方式，本领域的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种修改。
Claims (4)
1.一种形状记忆合金位移叠加驱动机构，其特征在于：第一圆筒(1)、第二圆筒(7)、第三圆筒(6)和第四圆筒(5)相互同心，且第二圆筒(7)、第三圆筒(6)和第四圆筒(5)在垂直方向能自由的相对运动；内形状记忆合金丝材(2)一端固定在第一圆筒(1)上，另一端与第四圆筒(5)相连；中形状记忆合金丝材(3)一端与第四圆筒(5)相连，另一端与第三圆筒(6)相连；外形状记忆合金丝材(4)一端与第三圆筒(6)相连，另一端与第二圆筒(7)相连；第一圆筒(1)和第二圆筒(7)之间通过拉簧(9)相连，位移输出端(8)固定在第二圆筒(7)上。
2.根据权利要求1所述的形状记忆合金位移叠加驱动机构，其特征在于：所述第一圆筒(1)内壁下部设置有固定挡板(10)，对第二圆筒(7)起到限位作用。
3.根据权利要求1所述的形状记忆合金位移叠加驱动机构，其特征在于：所述内形状记忆合金丝材(2)、中形状记忆合金丝材(3)、外形状记忆合金丝材(4)为丝线形或弹簧形式。
4.根据权利要求1所述的形状记忆合金位移叠加驱动机构，其特征在于：所述机构为三个位移叠加输出，或二个组合位移叠加输出，或四个及四个以上组合叠加输出。
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- 2008-09-01 CN CN2008101192696A patent/CN101666299B/zh active Active
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