CN109611300A - 一种Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置 - Google Patents

一种Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置 Download PDF

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张志新
孙坤瑜
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
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    • F03G7/065—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like using a shape memory element

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Abstract

本发明公开了一种Ti‑Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，属于机电设备技术领域。包括固定于底盘上的驱动机构，所述驱动机构连接齿轮传动机构。本发明的有益效果是：利用直齿轮传动机构将SMA弹簧的输出位移放大；通过电能产生的焦耳热进行驱动，对活塞的密封性，保温隔热性要求较低，能量的转化效率更高。

Description

一种Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置
技术领域
本发明涉及一种基于形状记忆合金的驱动装置，属于机电设备技术领域。
背景技术
形状记忆合金是一种的新型的功能性金属材料，它产生于上世纪六十年代初，目前在包括机电、航空航天、医疗器械、汽车等许多领域被广泛应用。形状记忆合金具有优良的的形状记忆效应，可通过合理的加热和控制来改变形状，输出较大的位移和驱动力，因此可被制成驱动器等应用在智能机器人领域。传统的形状记忆合金热机采用冷热水驱动，对于热机的密封性要求很高，且热水的热能对SMA弹簧加热转化效率很低，热能利用率低，热机中装载水体增加了本身质量，移动负荷大。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种轻便灵活、能量转换率高的Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置。
本发明的技术方案是：一种Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，包括固定于底盘上的驱动机构，所述驱动机构连接齿轮传动机构。
所述驱动机构包括，位于活塞缸体内的SMA弹簧，所述SMA弹簧两端分别连接正极铜片和负极铜片，所述正极铜片固定于活塞缸体端部，负极铜片连接活塞，所述活塞与活塞缸体内壁滑动连接，连杆一端转动所述活塞、另一端铰接曲柄，所述正极铜片和负极铜片均连接加热电源。
所述SMA弹簧两端设有SMA弹簧座a和SMA弹簧座b，有SMA弹簧座a和SMA弹簧座b分别连接负极铜片和正极铜片。
所述齿轮传动机构为直齿轮传动机构，包括，与曲柄连接的转动轴b，所述转动轴b两端设有主动直齿轮，所述主动直齿轮啮合转动轴c两端的传动直齿轮，所述传动直齿轮啮合转动轴a上的从动直齿轮，所述转动轴a、转动轴b以及转动轴c均贯穿固定座并通过法兰轴承转动连接所述固定座。
所述主动直齿轮的齿数多于传动直齿轮，所述传动直齿轮的齿数多于从动直齿轮。
所述固定座通过螺栓固定在底盘上。
所述驱动机构通过固定座固定在底板上。
所述活塞、负极铜片以及SMA弹簧座a之间通过胶体粘接，所述正极铜片与SMA弹簧座b之间通过胶体粘接。
所述驱动机构为两个，对称分布于所述齿轮传动机构两侧。
STM32单片机连接控制所述加热电源。
本发明的有益效果是：利用直齿轮传动机构将SMA弹簧的输出位移放大；通过电能产生的焦耳热进行驱动，对活塞的密封性，保温隔热性要求较低，能量的转化效率更高。
附图说明
图1为本发明的轴测图；
图2为驱动结构的剖视图；
图3为齿轮传动机构结构图；
图4为齿轮传动机构轴测图。
图中附图标记如下：1、底盘，2、齿轮传动机构，2.1、转动轴a，2.2、从动直齿轮，2.3、传动直齿轮，2.4、主动直齿轮，2.5、法兰轴承，2.6、固定座，2.7、转动轴b，2.8、转动轴c，3、驱动机构，3.1、曲柄，3.2、连杆，3.3、正极铜片，3.4、活塞，3.5、负极铜片，3.6、SMA弹簧座a，3.7、活塞缸体，3.8、SMA弹簧座b，4、固定座。
具体实施方式
下面结合附图1-4对本发明做进一步说明：
一种Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，包括通过固定座4固定于底盘1上的驱动机构3，所述驱动机构3连接齿轮传动机构2，驱动机构3为两个，对称分布于所述齿轮传动机构2两侧。所述驱动机构3包括，位于活塞缸体3.7内的SMA弹簧，所述SMA弹簧两端分别连接正极铜片3.3和负极铜片3.5，所述正极铜片3.3固定于活塞缸体3.7端部，负极铜片3.5连接活塞3.4，所述活塞3.4与活塞缸体3.7内壁滑动连接，连杆3.2一端转动所述活塞3.4、另一端铰接曲柄3.1，所述正极铜片3.3和负极铜片3.5均连接加热电源，STM32单片机连接控制所述加热电源。所述SMA弹簧两端设有SMA弹簧座a3.6和SMA弹簧座b3.8，有SMA弹簧座a3.6和SMA弹簧座b3.8分别连接负极铜片3.5和正极铜片3.3，所述活塞3.4、负极铜片3.5以及SMA弹簧座a3.6之间通过胶体粘接，所述正极铜片3.3与SMA弹簧座b3.8之间通过胶体粘接。所述齿轮传动机构2为直齿轮传动机构，包括，与曲柄3.1连接的转动轴b2.7，所述转动轴b2.7两端设有主动直齿轮2.4，所述主动直齿轮2.4啮合转动轴c2.8两端的传动直齿轮2.3，所述传动直齿轮2.3啮合转动轴a2.1上的从动直齿轮2.2，所述转动轴a2.1、转动轴b2.7以及转动轴c2.8均贯穿固定座2.6并通过法兰轴承2.5转动连接所述固定座2.6，所述固定座2.6通过螺栓固定在底盘1上。所述主动直齿轮2.4的齿数多于传动直齿轮2.3，所述传动直齿轮2.3的齿数多于从动直齿轮2.2，从而放大输出位移。
通过单片机的控制，给正极铜片3.3和负极铜片3.5之间的SMA弹簧通电，使其产生焦耳热，从而发生相变导致形变，最后推动整个活塞3.4在活塞缸体3.7内移动。具体来说，给Ni-Ti形状记忆合金弹簧间隔加载0.9A左右的电流，控制通电时间，使其产生焦耳热，当Ni-Ti形状记忆合金弹簧温度达到相变温度，发生相变导致形变，将活塞3.4推动到最大行程后，断电，空冷降温，使其又回到母相，恢复到原来的形状，接着再给Ni-Ti形状记忆合金弹簧通电。按照一定的周期重复操作上述动作。Ni-Ti形状记忆合金弹簧来回收缩驱动活塞3.4来回移动，然后通过曲柄3.1和连杆3.2驱动直齿轮传动机构转动，直齿轮传动机构的转动轴a2.1转动，带动两端的轮子转动，实现对轮子的驱动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，其特征在于，包括固定于底盘(1)上的驱动机构(3)，所述驱动机构(3)连接齿轮传动机构(2)。
2.根据权利要求1所述的Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，其特征在于，所述驱动机构(3)包括，位于活塞缸体(3.7)内的SMA弹簧，所述SMA弹簧两端分别连接正极铜片(3.3)和负极铜片(3.5)，所述正极铜片(3.3)固定于活塞缸体(3.7)端部，负极铜片(3.5)连接活塞(3.4)，所述活塞(3.4)与活塞缸体(3.7)内壁滑动连接，连杆(3.2)一端转动所述活塞(3.4)、另一端铰接曲柄(3.1)，所述正极铜片(3.3)和负极铜片(3.5)均连接加热电源。
3.根据权利要求2所述的Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，其特征在于，所述SMA弹簧两端设有SMA弹簧座a(3.6)和SMA弹簧座b(3.8)，有SMA弹簧座a(3.6)和SMA弹簧座b(3.8)分别连接负极铜片(3.5)和正极铜片(3.3)。
4.根据权利要求2所述的Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，其特征在于，所述齿轮传动机构(2)为直齿轮传动机构，包括，与曲柄(3.1)连接的转动轴b(2.7)，所述转动轴b(2.7)两端设有主动直齿轮(2.4)，所述主动直齿轮(2.4)啮合转动轴c(2.8)两端的传动直齿轮(2.3)，所述传动直齿轮(2.3)啮合转动轴a(2.1)上的从动直齿轮(2.2)，所述转动轴a(2.1)、转动轴b(2.7)以及转动轴c(2.8)均贯穿固定座(2.6)并通过法兰轴承(2.5)转动连接所述固定座(2.6)。
5.根据权利要求4所述的Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，其特征在于，所述主动直齿轮(2.4)的齿数多于传动直齿轮(2.3)，所述传动直齿轮(2.3)的齿数多于从动直齿轮(2.2)。
6.根据权利要求4所述的Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，其特征在于，所述固定座(2.6)通过螺栓固定在底盘(1)上。
7.根据权利要求1所述的Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，其特征在于，所述驱动机构(3)通过固定座(4)固定在底板1上。
8.根据权利要求3所述的Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，其特征在于，所述活塞(3.4)、负极铜片(3.5)以及SMA弹簧座a(3.6)之间通过胶体粘接，所述正极铜片(3.3)与SMA弹簧座b(3.8)之间通过胶体粘接。
9.根据权利要求1所述的Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，其特征在于，所述驱动机构(3)为两个，对称分布于所述齿轮传动机构(2)两侧。
10.根据权利要求2所述的Ti-Ni形状记忆合金焦耳热驱动装置，其特征在于，STM32单片机连接控制所述加热电源。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110529349A (zh) * 2019-09-27 2019-12-03 大连大学 一种基于形状记忆合金的驱动装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1193279A1 (ru) * 1984-03-11 1985-11-23 Брянский Ордена "Знак Почета" Институт Транспортного Машиностроения Двигатель внутреннего сгорани с измен емой степенью сжати
JPS6350678A (ja) * 1986-08-14 1988-03-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 形状記憶合金シリンダ
US6124662A (en) * 1999-03-22 2000-09-26 Maness; Richard Actuator using electrical contacts pressed in abutment
CN205315213U (zh) * 2016-01-18 2016-06-15 华北电力大学（保定） 一种温差能转为机械能的装置
CN106438244A (zh) * 2016-11-11 2017-02-22 湖北三江航天红林探控有限公司 一种形状记忆合金驱动的作动器及其驱动方法
CN107725290A (zh) * 2017-09-25 2018-02-23 大连大学 形状记忆合金热机驱动装置
CN108004909A (zh) * 2017-12-08 2018-05-08 广州大学 一种齿轮与曲柄连杆组合机构隔震限位装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1193279A1 (ru) * 1984-03-11 1985-11-23 Брянский Ордена "Знак Почета" Институт Транспортного Машиностроения Двигатель внутреннего сгорани с измен емой степенью сжати
JPS6350678A (ja) * 1986-08-14 1988-03-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 形状記憶合金シリンダ
US6124662A (en) * 1999-03-22 2000-09-26 Maness; Richard Actuator using electrical contacts pressed in abutment
CN205315213U (zh) * 2016-01-18 2016-06-15 华北电力大学（保定） 一种温差能转为机械能的装置
CN106438244A (zh) * 2016-11-11 2017-02-22 湖北三江航天红林探控有限公司 一种形状记忆合金驱动的作动器及其驱动方法
CN107725290A (zh) * 2017-09-25 2018-02-23 大连大学 形状记忆合金热机驱动装置
CN108004909A (zh) * 2017-12-08 2018-05-08 广州大学 一种齿轮与曲柄连杆组合机构隔震限位装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110529349A (zh) * 2019-09-27 2019-12-03 大连大学 一种基于形状记忆合金的驱动装置

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