專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于控制柔性納米壓電材料發(fā)電效率的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制柔性納米壓電材料發(fā)電效率的裝置，屬于能量轉(zhuǎn)換裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
全球變暖和世界能源短缺是當(dāng)今人們所面臨的兩大挑戰(zhàn)，能否開(kāi)發(fā)可再生綠色能源是關(guān)系到人類(lèi)文明可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一?？紤]到人們的日常生活(走路時(shí)屈膝、彎臂)都無(wú)時(shí)無(wú)刻不消耗著機(jī)械能，若將人們運(yùn)動(dòng)或日常生活中所消耗的機(jī)械能加以轉(zhuǎn)化并且存儲(chǔ)，我們就無(wú)形當(dāng)中獲得了可觀(guān)的電能，這在能源轉(zhuǎn)化方面具有重大的意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值?；谶@一理念，利用壓電材料將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的研究日益受到人們的關(guān)注。要想利用壓電材料通過(guò)人體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電能，壓電材料必須滿(mǎn)足具有很高的柔性、可穿戴型、可持續(xù)性和對(duì)低頻振動(dòng)具有壓電響應(yīng)性等要求。模擬人們走路時(shí)的屈膝、彎臂等低頻運(yùn)動(dòng)對(duì)壓電材料產(chǎn)生的形變變化，從而控制壓電材料在此形變條件下的發(fā)電效率的裝置目前還未見(jiàn)公開(kāi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠模擬人們走路時(shí)的屈膝、彎臂等低頻運(yùn)動(dòng)對(duì)壓電材料產(chǎn)生的形變變化，從而控制壓電材料在此形變條件下的發(fā)電效率的裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于:包括機(jī)架，機(jī)架一端設(shè)有角鋁，運(yùn)動(dòng)控制裝置和往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別設(shè)于角鋁的水平面和豎直面上，直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)設(shè)于機(jī)架另一端，左夾具設(shè)于直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上且與往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，右?jiàn)A具設(shè)于機(jī)架上直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上部。優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括減速箱及馬達(dá)，速度調(diào)節(jié)器與減速箱及馬達(dá)連接。優(yōu)選地，所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括曲柄，連桿通過(guò)第一鉸鏈連接曲柄，滑桿通過(guò)第二鉸鏈連接連桿；固定滑塊設(shè)于所述角鋁豎直面上，滑桿設(shè)于固定滑塊內(nèi)部。優(yōu)選地，所述連桿由小直徑連桿和大直徑連桿連接組成，小直徑連桿一端設(shè)于大直徑連桿一端內(nèi)部。優(yōu)選地，所述直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)包括直線(xiàn)導(dǎo)軌，直線(xiàn)導(dǎo)軌設(shè)于所述機(jī)架上，直線(xiàn)導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊。優(yōu)選地，所述左夾具由下端左夾具體和上端左夾具體連接組成，下端左夾具體設(shè)于所述滑塊上，所述滑桿連接下端左夾具體。優(yōu)選地，所述下端左夾具體和上端左夾具體的一側(cè)通過(guò)合頁(yè)連接，所述下端左夾具體和上端左夾具體的另一側(cè)通過(guò)緊扣件連接。優(yōu)選地，所述右?jiàn)A具由下端右?jiàn)A具體和上端右?jiàn)A具體連接組成，下端右?jiàn)A具體設(shè)于機(jī)架上。
優(yōu)選地，所述下端右?jiàn)A具體和上端右?jiàn)A具體的一側(cè)通過(guò)合頁(yè)連接，所述下端左夾具體和上端左夾具體的另一側(cè)通過(guò)緊扣件連接。本發(fā)明提供的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置使用時(shí)，將柔性納米壓電材料固定在左、右?jiàn)A具內(nèi)，柔性納米壓電材料導(dǎo)線(xiàn)接入控制運(yùn)動(dòng)控制裝置內(nèi)，接通電源，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑桿的帶動(dòng)下，左夾具實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度、曲柄長(zhǎng)度和左右兩夾具體的相對(duì)位置來(lái)模擬人們走路時(shí)的屈膝、彎臂等低頻運(yùn)動(dòng)對(duì)壓電材料產(chǎn)生的形變變化，從而控制柔性納米壓電材料在此形變條件下的發(fā)電效率。本發(fā)明提供的裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，能夠模擬人們走路時(shí)的屈膝、彎臂等低頻運(yùn)動(dòng)對(duì)壓電材料產(chǎn)生的形變變化，從而控制壓電材料在此形變條件下的發(fā)電效率。


圖1為本發(fā)明提供的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為下端左夾具體示意圖；圖3為圖2中的A-A剖視圖；圖4為下端右?jiàn)A具體的半剖視圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明1-機(jī)架；2_減速箱及馬達(dá)；3_速度調(diào)節(jié)器；4_第一螺栓；5_直線(xiàn)導(dǎo)軌；6_滑塊； 第二螺栓；8-下端左夾具體；9-合頁(yè)；10-上端左夾具體；11-柔性納米材料；12-上端右
夾具體；13_第二螺栓；14_下端右?jiàn)A具體；15_四螺栓；16_緊扣件；17_第一螺母；18_固定滑塊；19_滑桿；20_第二鉸鏈；21_連桿；22_第一鉸鏈；23_曲柄。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。圖1為本發(fā)明提供的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖，所述的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置包括機(jī)架1，機(jī)架I為整個(gè)裝置的底座，運(yùn)動(dòng)控制裝置和往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別固定在角鋁的水平面和豎直面上，用螺栓將角鋁固定在機(jī)架I一端，直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)固定在機(jī)架I另一端，左夾具固定在直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上且與往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，右?jiàn)A具固定在機(jī)架I上直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上部。運(yùn)動(dòng)控制裝置包括減速箱及馬達(dá)2，速度調(diào)節(jié)器3與減速箱及馬達(dá)2連接，通過(guò)速度調(diào)節(jié)器來(lái)控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂普麄€(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率。往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括曲柄23，連桿21通過(guò)第一鉸鏈22連接曲柄23，曲柄23內(nèi)部開(kāi)有一凹槽，通過(guò)改變第一鉸鏈22鏈接點(diǎn)在凹槽中的位置來(lái)改變曲柄23的長(zhǎng)度，從而改變往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程；連桿21與滑桿19通過(guò)第二鉸鏈20連接，其中連桿21有兩節(jié)，由小直徑連桿插入大直徑連桿構(gòu)成，可以通過(guò)改變小直徑連桿插入大直徑連桿的深淺來(lái)改變連桿21的長(zhǎng)度；固定滑塊18固定于角鋁豎直面上，滑桿19在連桿力的作用下在固定滑塊18的內(nèi)部做自由往復(fù)運(yùn)動(dòng)。直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)包括直線(xiàn)導(dǎo)軌5，直線(xiàn)導(dǎo)軌5上裝有滑塊6，通過(guò)第一螺栓4和第二螺栓13將直線(xiàn)導(dǎo)軌5的兩端固定在機(jī)架I上，同時(shí)第一螺栓4和第二螺栓13對(duì)左夾具和右?jiàn)A具起限位作用。左夾具由下端左夾具體8和上端左夾具體10連接組成，下端左夾具體8正反面均開(kāi)有一凹槽，通過(guò)4個(gè)第三螺栓7固定于滑塊6上，下端左夾具體8右邊凸出一臺(tái)階并開(kāi)有一通孔，滑桿19穿過(guò)該通孔，用2個(gè)第一螺母17將下端左夾具體8和滑桿19連接固定，使左夾具在滑桿19推力的作用下，沿著直線(xiàn)導(dǎo)軌5自由運(yùn)動(dòng)。下端左夾具體8和上端左夾具體10的一側(cè)通過(guò)合頁(yè)9連接，使下端左夾具體8和上端左夾具體10能夠自由開(kāi)合；下端左夾具體8和上端左夾具體10的另一側(cè)通過(guò)緊扣件16(可以是搭扣)進(jìn)行鎖緊，當(dāng)將柔性納米材料11放入左夾具時(shí)，通過(guò)緊扣件16將柔性納米材料一端固定于左夾具內(nèi)部。右?jiàn)A具由下端右?jiàn)A具體14和上端右?jiàn)A具體12連接組成，下端右?jiàn)A具體14左右兩側(cè)均開(kāi)有一凹槽，凹槽下端左右側(cè)均開(kāi)有一通孔，用2個(gè)第四螺栓15和2個(gè)方形螺母將下端右?jiàn)A具體14固定在機(jī)架I上，通過(guò)松緊螺栓，改變螺栓固定在機(jī)架I滑槽內(nèi)的位置來(lái)改變右?jiàn)A具在機(jī)架I上的相對(duì)位置，同時(shí)也改變了左、右?jiàn)A具間的相對(duì)位置。下端右?jiàn)A具體14和上端右?jiàn)A具體12的一側(cè)通過(guò)合頁(yè)9連接，下端右?jiàn)A具體14和上端右?jiàn)A具體12的另一側(cè)通過(guò)緊扣件16(可以是搭扣)進(jìn)行鎖緊，當(dāng)將柔性納米材料11放入右?jiàn)A具時(shí)，通過(guò)緊扣件16將柔性納米材料的另一端固定于右?jiàn)A具內(nèi)部。使用時(shí)，將柔性納米壓電材料11固定在左、右?jiàn)A具內(nèi)，柔性納米壓電材料11導(dǎo)線(xiàn)接入控制運(yùn)動(dòng)控制裝置內(nèi)，接通電源，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑桿19的帶動(dòng)下，左夾具實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度、曲柄長(zhǎng)度和左右兩夾具體的相對(duì)位置來(lái)模擬人們走路時(shí)的屈膝、彎臂等低頻運(yùn)動(dòng)對(duì)壓電材料產(chǎn)生的形變變化，從而控制柔性納米壓電材料11在此形變條件下的發(fā)電效率。本發(fā)明提供的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，能夠自由裝夾柔性納米材料，通過(guò)調(diào)節(jié)兩夾具間的相對(duì)位置來(lái)控制材料的彎曲度，能夠使壓電材料實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且可以通過(guò)速度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率和調(diào)節(jié)曲柄的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程，從而模擬人們走路時(shí)的屈膝，彎臂等低頻運(yùn)動(dòng)對(duì)壓電材料產(chǎn)生的形變變化，并且控制壓電材料在此形變條件下的發(fā)電效率。
權(quán)利要求
1.一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于:包括機(jī)架(1)，機(jī)架(I) 一端設(shè)有角鋁，運(yùn)動(dòng)控制裝置和往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別設(shè)于角鋁的水平面和豎直面上，直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)設(shè)于機(jī)架(I)另一端，左夾具設(shè)于直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上且與往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，右?jiàn)A具設(shè)于機(jī)架(I)上直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上部。
2.如權(quán)利要求1所述的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括減速箱及馬達(dá)(2)，速度調(diào)節(jié)器(3)與減速箱及馬達(dá)(2)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于:所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括曲柄(23)，連桿(21)通過(guò)第一鉸鏈(22)連接曲柄(23)，滑桿(19)通過(guò)第二鉸鏈(20)連接連桿(21);固定滑塊(18)設(shè)于所述角鋁豎直面上，滑桿(19)設(shè)于固定滑塊(18)內(nèi)部。
4.如權(quán)利要求3所述的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于:所述連桿(21)由小直徑連桿和大直徑連桿連接組成，小直徑連桿一端設(shè)于大直徑連桿一端內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求3或4所述的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于:所述直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)包括直線(xiàn)導(dǎo)軌(5)，直線(xiàn)導(dǎo)軌(5)設(shè)于所述機(jī)架(I)上，直線(xiàn)導(dǎo)軌(5)上設(shè)有滑塊⑶。
6.如權(quán)利要求5所述的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于:所述左夾具由下端左夾具體(8)和上端左夾具體(10)連接組成，下端左夾具體(8)設(shè)于所述滑塊(6)上，所述滑桿(19)連接下端左夾具體(8)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于:所述下端左夾具體(8)和上端左夾具體(10)的一側(cè)通過(guò)合頁(yè)(9)連接，所述下端左夾具體(8)和上端左夾具體(10)的另一側(cè)通過(guò)緊扣件(16)連接。
8.如權(quán)利要求1所述的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于:所述右?jiàn)A具由下端右?jiàn)A具體(14)和上端右?jiàn)A具體(12)連接組成，下端右?jiàn)A具體(14)設(shè)于機(jī)架(I)上。
9.如權(quán)利要求8所述的一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于:所述下端右?jiàn)A具體(14)和上端右?jiàn)A具體(12)的一側(cè)通過(guò)合頁(yè)(9)連接，所述下端右?jiàn)A具體(14)和上端右?jiàn)A具體(12)的另一側(cè)通過(guò)緊扣件(16)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種控制柔性納米材料發(fā)電效率的裝置，其特征在于包括機(jī)架，機(jī)架一端設(shè)有角鋁，運(yùn)動(dòng)控制裝置和往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別設(shè)于角鋁的水平面和豎直面上，直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)設(shè)于機(jī)架另一端，左夾具設(shè)于直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上且與往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，右?jiàn)A具設(shè)于機(jī)架上直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上部。本發(fā)明提供的裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，能夠模擬人們走路時(shí)的屈膝、彎臂等低頻運(yùn)動(dòng)對(duì)壓電材料產(chǎn)生的形變變化，從而控制壓電材料在此形變條件下的發(fā)電效率。
文檔編號(hào)F16H21/18GK103151960SQ20131008172
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者王偉偉, 陳冰冰, 俞昊, 劉博鑫, 黃濤, 毛夢(mèng)曄, 劉振通, 嚴(yán)慧芳 申請(qǐng)人:東華大學(xué)