一種基于水凝膠的高溫控制傳動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，包括輸入端、輸出端、以及對輸入端和輸出端進行傳動和控制的高溫控制傳動部分，高溫控制傳動部分包括：密閉箱，該密閉箱內(nèi)盛裝有水凝膠，水凝膠在高溫下為固體，在低溫下為液體；主動軸，該主動軸一端插入到所述密閉箱內(nèi)，該端端部被所述水凝膠包覆；從動軸，該從動軸一端插入到所述密閉箱內(nèi)，該端端部被所述水凝膠包覆，同時從動軸和主動軸同軸設置。本發(fā)明工作可靠，結構簡單，不需要外部提供能量。本發(fā)明可以是正常情況下，處于高溫下工作，在溫度低時發(fā)揮作用，實現(xiàn)動力分離，起到低溫保護作用，也可以是正常情況下，在低溫下不工作，在溫度高時發(fā)揮作用，實現(xiàn)某種特定功能，適用于多種場合。
【專利說明】一種基于水凝膠的高溫控制傳動裝置【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳動裝置，尤其是涉及一種基于水凝膠的高溫控制傳動裝置。
【背景技術】
[0002]傳動裝置是把動力裝置的動力傳遞給工作機構等的中間設備，在許多地方都能看到傳動裝置，傳動裝置在動力傳遞過程中發(fā)揮著重要的作用，例如，每天行駛在馬路上的汽車，傳動裝置是汽車行駛中不可缺少的部分，通過傳動裝置將發(fā)動機發(fā)出的動力傳遞給汽車的驅(qū)動車輪，產(chǎn)生驅(qū)動力，使汽車能以一定速度在馬路上行駛。
[0003]在生活中，常見的傳動裝置有機械傳動、液力傳動、液壓傳動、電傳動等。機械傳動在機械工程中應用非常廣泛，主要指通過利用機械方式傳遞動力和運動的傳動，一般分為兩類:一是靠機件間的摩擦力傳遞動力與摩擦傳動，二是靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運動的嚙合傳動。前者包括帶傳動、繩傳動和摩擦輪傳動等，摩擦傳動容易實現(xiàn)無級變速，能適應軸間距離較大的傳動場合，過載打滑還能起到緩沖和保護傳動裝置的作用，但這種傳動一般不能用于大功率的場合，也不能保證準確的傳動比；后者包括齒輪傳動、鏈傳動、螺旋傳動和諧波傳動等，嚙合傳動能夠用于大功率的場合，傳動比準確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度，齒輪傳動是由分別安裝在主動軸及從動軸上的兩個齒輪相互嚙合而成，齒輪傳動是應用最多的一種傳動形式。齒輪傳遞的功率和速度范圍很大，功率可以從很小到數(shù)十萬千瓦，圓周速度可以從很小到每秒一百多米以上，齒輪尺寸可以從小于Imm到大 于10m，齒輪傳動屬于嚙合傳動，齒輪齒廓為特定曲線，瞬時傳動比恒定，而且傳動平穩(wěn)、可靠，傳動效率高，使用壽命長。直齒圓柱齒輪傳動是齒輪傳動的最基本形式，它在機械傳動裝置中應用極為廣泛。
[0004]在汽車中的傳動裝置還包括離合器，其中離合器又分為電磁離合器，磁粉離合器、摩擦式離合器和液力離合器四種:電磁離合器，通過線圈的通斷電來控制離合器的結合與分離，即實現(xiàn)傳動的通和斷；磁粉離合器，在主動件與從動件之間放置磁粉，不通電時磁粉處于松散狀態(tài)，通電時磁粉結合，主動件與從動件同時轉動；摩擦式離合器，在分離過程中，通過人踩下離合器踏板，在自由行程內(nèi)首先消除離合器的自由間隙，然后在工作行程內(nèi)產(chǎn)生分離間隙，離合器分離，在接合過程中，逐漸松開離合器踏板，壓盤在壓緊彈簧的作用下向前移動，首先消除分離間隙，并在壓盤、從動盤和飛輪工作表面上作用足夠的壓緊力，之后分離軸承在復合彈簧的作用下向后移動，產(chǎn)生自由間隙，離合器結合；液力離合器，用流體作為傳動介質(zhì)。以上各種離合器都能實現(xiàn)旋轉力傳動的通與斷，但都需要外界提供動力，如電能或機械能，摩擦式離合器的結構比其他幾種離合器要復雜。
[0005]磁流變液體是一種由高磁導率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導磁性液體混合而成的懸浮體，這種懸浮體在零磁場條件下呈現(xiàn)出低粘度的牛頓流體特性，而在強磁場作用下，則呈現(xiàn)出高粘度、低流動性的賓漢流體特性，由于磁流變液體在磁場作用下的流變是瞬間的、可逆的，而且其流變后的剪切屈服強度與磁場強度具有穩(wěn)定的對應關系，因此是一種用途廣泛、性能優(yōu)良的智能材料，唯一的要求是需要外部提供能量，才能實現(xiàn)磁流變液體的流變。
[0006]在機械裝置中，都會用到保護裝置，最常見的如熱保護裝置，也叫溫控開關，溫控器，熱保護開關或溫度開關，廣泛用于家用電器電機及電器設備，如洗衣機電機、空調(diào)風扇電機、變壓器、鎮(zhèn)流器、電熱器具等。其原理如下:由兩片不同的合金組合在一起，通過電流后會發(fā)熱，由于兩種不同的合金熱膨脹系數(shù)不同，合金勢必向一個方向彎曲，觸點離開，就斷了電。一種用雙金屬片作為感溫元件的溫控器，當電器正常工作時，雙金屬片處于自由狀態(tài)，觸點處于閉合/斷開狀態(tài)；當溫度達到動作溫度時，雙金屬片受熱產(chǎn)生內(nèi)應力而迅速動作，打開/閉合觸點切斷/接通電路，從而起到控溫作用；當電器冷卻到復位溫度時，觸點自動閉合/打開，恢復正常工作狀態(tài)。
[0007]然而上述傳動裝置，均需要外部提供能量才能工作，結構復雜。而且，上述傳動裝置，或多或少的采用了金屬材質(zhì)等，當這些傳動裝置應用于生物體內(nèi)時，容易產(chǎn)生排異反應，生物兼容性不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明根據(jù)已有的各種傳動裝置和保護裝置，通過對其各自進行分析和比較，提出了一種新的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，該傳動裝置工作可靠，結構簡單，傳動效率高，使用壽命長，傳動比可調(diào)，噪聲小，利用熱可逆性水凝膠對傳動裝置外的環(huán)境溫度變化的感知來自動實現(xiàn)傳動裝置的變速傳動輸出，同時具有良好的生物兼容性，體積小，能植入到動物體內(nèi)，用作生物小型智能裝置中的智能變速傳動裝置，水凝膠還能對傳動裝置緩沖吸振，而且能夠應用于工業(yè)上一些特殊的場合。
[0009]一種基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，包括用于動力傳入的輸入端、用于動力傳出的輸出端、以及對輸入端和輸出端進行傳動和控制的高溫控制傳動部分，所述高溫控制傳動部分包括:
[0010]密閉箱，該密閉箱內(nèi)盛裝有水凝膠，所述水凝膠在高溫下為固體，在低溫下為液體；
[0011]主動軸，該主動軸一端插入到所述密閉箱內(nèi)，該端端部被所述水凝膠包覆,主動軸另一端與輸入端相連；
[0012]從動軸,該從動軸一端插入到所述密閉箱內(nèi)，該端端部被所述水凝膠包覆,從動軸另一端與輸出端相連，同時所述從動軸和主動軸同軸設置。
[0013]所述密閉箱中的水凝膠，其狀態(tài)隨溫度變化而發(fā)生改變，溫度低時為液體，溫度高時為固體。
[0014]作為優(yōu)選,所述水凝膠為Pluronic F-127聚合物水凝膠、殼聚糖水凝膠。殼聚糖水凝膠強度相對較小，僅適于一些對強度要求不高的場合。當使用在強度較高的場合時，作為進一步優(yōu)選，上述水凝膠選擇為Pluronic F-127聚合物水凝膠,當溫度高于60°C時，Pluronic F-127聚合物水凝膠由液體變成固體，實現(xiàn)常規(guī)動力傳動，當溫度降到0°C時，Pluronic F-127聚合物水凝膠由固體變成液體,實現(xiàn)動力斷開,通過溫度變化來實現(xiàn)智能動力傳動。其實，當溫度高于37°C時，Pluronic F-127聚合物水凝膠就已經(jīng)變成固態(tài)水凝膠，只是強度不夠高，對于需要力矩不是很大的場合，溫度轉變點可以降低，不需要60°C ;當溫度低于20°C時，Pluronic F-127聚合物水凝膠就已經(jīng)變成液體，只是還有粘性，當溫度在0°C時，可以認為是此時溶液就是水溶液。Pluixmic F-127聚合物水凝膠的固液轉變溫度隨濃度變化而變化，濃度越高，其轉變溫度越低，對于20wt%的Pluronic F-127溶液，在40°C左右時，實現(xiàn)液體到固體的轉變，溫度越高，其強度越高，濃度越高，其強度也越高，對于不同的場合，溫度的轉變臨界點不同，即外界環(huán)境溫度不同，觸發(fā)傳動裝置工作的溫度也不同，這時，只需要事先知道傳動裝置的外界溫度變化，然后配置相應溫度變化下的濃度的水凝膠溶液即可，使得本發(fā)明可以運用到多個場合下。作為更進一步優(yōu)選，所述PluronicF-127聚合物水凝膠中Pluronic F-127聚合物的重量百分比濃度為15-30% ;進一步優(yōu)選為20-25% ;更進一步優(yōu)選為20%。
[0015]在工作時，密閉箱中的液體不加滿，留有一定的空間，使聚合物在液體到固體之間轉變時，產(chǎn)生的體積變化不會擠壓密閉箱，同時密閉箱中的軸筒內(nèi)部光滑，使得液體變固體后隨轉動軸轉動時，減少與軸筒內(nèi)壁之間的摩擦。作為優(yōu)選，水凝膠呈液態(tài)時，所述密閉箱內(nèi)水凝膠的體積填充率為85-95%。
[0016]上述主動軸的和從動軸的相向設置的端部可以是與傳動軸相同尺寸的截面形狀，也可以是尺寸更大的圓盤狀結構，便于與密閉箱內(nèi)的溶液有更大的接觸面，保證當水凝膠由液體變成固體時，有更大的摩擦力，使得傳動更加可靠。作為另一種優(yōu)選，所述主動軸和從動軸相向設置的端部分別設有螺旋槳結構。螺旋槳內(nèi)槳葉的數(shù)量以及形狀大小，均可根據(jù)實際需要確定，例如對于控制精度要求較高的場合，可適當增加槳葉的數(shù)量和槳葉沿傳動軸軸向的寬度，槳葉的數(shù)量一般為2-8個。
[0017]輸入端和輸出端可采用多種傳動結構，作為優(yōu)選，所述輸入端包括:輸入軸、以及與輸入軸端部固定的輸入齒輪；所述主動軸的另一端設有輸入調(diào)速齒輪；所述輸入齒輪與輸入調(diào)速齒輪嚙合傳動。所述輸入軸的前端可以直接與動力源連接，如電機，發(fā)動機等，也可以與動力源之后的傳動零部件相連，用來傳遞動力，所述輸入軸的后端與輸入齒輪通過輸入鍵連接。
[0018]所述輸出端包括:輸出軸、以及與輸出軸端部固定的輸出齒輪；所述從動軸的另一端設有輸出調(diào)速齒輪；所述輸出齒輪和輸出調(diào)速齒輪哨合傳動。所述輸出軸的后端可以直接與驅(qū)動設備相連，也可以與其他轉動軸相連，所述輸出軸的前端與輸出齒輪通過輸出鍵連接。
[0019]為提高密封箱的密封性,作為優(yōu)選，所述輸入齒輪與輸入調(diào)速齒輪設于第一箱體內(nèi)，第一箱體上分別設有供所述輸入軸和主動軸端部穿過的通孔；所述輸出齒輪和輸出調(diào)速齒輪設于第二箱體內(nèi)，第二箱體上分別設有供所述從動軸和輸出軸端部穿過的通孔；所述第一箱體和第二箱體分別通過套設在主動軸和從動軸上的兩個軸向密封件與密閉箱軸向密封連接。
[0020]所述軸向密封件包括:兩端分別與第一箱體和密封箱、或者與第二箱體和密封箱螺紋連接的外殼；設置在主動軸或從動軸與外殼之間的軸套；所述密封箱與主動軸和從動軸同時設有密封圈。在外殼與密閉箱螺紋連接的部位安裝有密封圈，所述密封圈能防止密閉箱內(nèi)的液體流出。
[0021]所述第一箱體包括:第一端蓋和第一底座，在所述第一端蓋上開有一輸入孔，所述輸入孔內(nèi)安裝有上述輸入軸，所述輸入軸與上述輸入孔之間安裝有特氟龍墊片，在上述輸入軸的輸入齒輪的上面嚙合配合安裝有輸入調(diào)速齒輪，所述輸入調(diào)速齒輪內(nèi)部通過鍵與主動軸相連，上述第一端蓋與第一底座通過螺紋連接，在上述第一端蓋與上述第一底座之間安裝有密封圈；
[0022]所述第二箱體包括:第二端蓋和第二底座，在所述第二端蓋上開有一輸出孔，所述輸出孔內(nèi)安裝有上述輸出軸，所述輸出軸與上述輸出孔之間安裝有特氟龍墊片，在上述輸出軸的輸出齒輪的上面嚙合配合安裝有輸出調(diào)速齒輪，所述輸出調(diào)速齒輪內(nèi)部通過鍵與從動軸相連，上述右端蓋與右底座通過螺紋連接，在上述第二端蓋與上述第二底座之間安裝有密封圈，通過密封圈能保證第一、第二箱體內(nèi)的密封性，防止箱體外的溶液進入到箱體內(nèi)部，對動力傳動造成影響，特氟龍墊片一方面能夠同樣起到密封的作用，另一方面能夠起到軸承的作用。
[0023]密閉箱，上述主動軸的一端安裝在所述密閉箱內(nèi)，上述從動軸的一端也安裝在所述密閉箱內(nèi)，上述主動軸和從動軸的相向設置的端部相互對正，所述密閉箱內(nèi)填充有液體。所述密閉箱包括:軸筒，所述軸筒兩端通過螺紋分別安裝有左蓋和右蓋，在左蓋與軸筒之間和右蓋與軸筒之間各安裝有密封圈，在軸筒上有一螺紋孔，螺紋孔上安裝有密封螺母，通過螺紋孔往密閉箱內(nèi)裝載液體。
[0024]所述傳動裝置中，第一箱體，第二箱體，密閉箱，外殼，齒輪以及主、從傳動軸的材料可以是具有生物兼容性的鈦合金材料，也可以是ABS材料。
[0025]所述傳動裝置可以根據(jù)具體情況，選擇不同結構類型的傳動裝置，不同結構的傳動裝置適用于不同的場合。
[0026]所述傳動裝置通過外界環(huán)境溫度的變化來智能控制動力傳動的通斷，可以是正常情況下，處于高溫下工作，在溫度低時發(fā)揮作用，實現(xiàn)動力分離，起到低溫保護作用，也可以是正常情況下，在低溫下不工作，在溫度高時發(fā)揮作用，實現(xiàn)某種特定功能。
[0027]所述傳動裝置可以單獨使用，用來傳遞動力，也可以與其他傳動裝置配合使用。
[0028]所述傳動裝置可以實現(xiàn)減速傳動，也可以實現(xiàn)加速傳動，只需要改變傳動裝置中齒輪傳動的齒數(shù)比，能實現(xiàn)二級調(diào)速。
[0029]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0030](I)本發(fā)明的傳動裝置以機械傳動為主，工作可靠，結構簡單，不需要外部提供能量。
[0031 ] ( 2 )本發(fā)明的傳動裝置傳動效率高，使用壽命長，而且傳動比可調(diào)，噪聲小。
[0032](3)利用熱可逆性水凝膠對傳動裝置外的環(huán)境溫度變化的感知來自動實現(xiàn)傳動裝置的變速傳動輸出，實現(xiàn)高度智能化控制。
[0033](4)本裝置采用具有良好生物兼容性的材料，體積小，能植入到動物體內(nèi)，可以用作生物小型智能裝置中的智能變速傳動裝置。
[0034](5)傳動裝置內(nèi)的水凝膠還能對傳動裝置進行緩沖吸振。
[0035](6)本裝置可以是正常情況下，處于高溫下工作，在溫度低時發(fā)揮作用，實現(xiàn)動力分離，起到低溫保護作用，也可以是正常情況下，在低溫下不工作，在溫度高時發(fā)揮作用，實現(xiàn)某種特定功能，適用于多種場合。
[0036]( 7 )本裝置可以實現(xiàn)減速傳動，也可以實現(xiàn)加速傳動。
【專利附圖】

【附圖說明】[0037]圖1是本發(fā)明的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置結構示意圖。
[0038]圖2 Ca)是本發(fā)明的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置的第二種結構示意圖。
[0039]圖2 (b)是本發(fā)明的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置的第三種結構示意圖。
[0040]圖3 (a)是圖1中所示基于水凝膠的高溫控制傳動裝置的密閉箱的一種具體結構示意圖。
[0041]圖3 (b)是圖1中所示基于水凝膠的高溫控制傳動裝置的密閉箱的另一種具體結構示意圖。
[0042]圖4 (a)和圖4 (b)是本發(fā)明的兩種工作過程示意圖。
[0043]圖中:1為輸入軸,2為特氟龍墊片,3為輸入鍵,4為輸入齒輪,5為第一端蓋,6為主動軸，7為輸入調(diào)速齒輪，8為輸出調(diào)速齒輪，9為從動軸，10為第二端蓋，11為輸出齒輪，12為輸出鍵，13為輸出軸，14為第二底座，15為外殼，16為軸套，17為密閉箱，18為密封圈，19為第一底座，20為左蓋，21為軸筒，22為密封螺母，23為右蓋。
【具體實施方式】
[0044]如圖1所示，一種基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，包括:用于動力傳入的輸入端，用于動力傳出的輸出端和最關鍵的高溫控制傳動部分。
[0045]輸入端包括:輸入軸I和輸入齒輪4,輸入軸I的前端(圖1中為左端)可以直接與動力源連接，如電機，發(fā)動機等，也可以與動力源之后的傳動零部件相連，用來傳遞動力，輸入軸I的后端(圖1中為右端)與輸入齒輪4通過輸入鍵3連接。
[0046]輸出端包括:輸出軸13和輸出齒輪11,輸出軸13的后端(圖1中為右端)可以直接與驅(qū)動設備相連，也可以與其他轉動軸相連，輸出軸13的前端(圖1中為左端)與輸出齒輪11通過輸出鍵12連接。
[0047]高溫控制傳動部分包括:用于改變輸入轉速的第一箱體，用于改變輸出轉速的第二箱體，用于實現(xiàn)智能動力通斷控制的溫控傳動部分和連接部分:
[0048]第一箱體包括:第一端蓋5和第一底座19,在第一端蓋5上開有一輸入孔,輸入孔內(nèi)安裝有上述輸入軸1，輸入軸I與上述輸入孔之間安裝有特氟龍墊片2，在上述輸入軸I的輸入齒輪4的上面嚙合配合安裝有輸入調(diào)速齒輪7，輸入調(diào)速齒輪7內(nèi)部通過鍵與主動軸6相連,上述第一端蓋5與第一底座19通過螺紋連接,在上述第一端蓋5與上述第一底座19之間安裝有密封圈；
[0049]第二箱體包括:第二端蓋10和第二底座14，在第二端蓋10上開有一輸出孔，輸出孔內(nèi)安裝有上述輸出軸13，輸出軸13與上述輸出孔之間安裝有特氟龍墊片2，在上述輸出軸13的輸出齒輪11的上面嚙合配合安裝有輸出調(diào)速齒輪8，輸出調(diào)速齒輪8內(nèi)部通過鍵與從動軸9相連，上述第二端蓋10與第二底座14通過螺紋連接，在上述第二端蓋10與上述第二底座14之間安裝有密封圈通過密封圈能保證第一、第二箱體內(nèi)的密封性，防止箱體外的溶液進入到箱體內(nèi)部，對動力傳動造成影響，特氟龍墊片一方面能夠同樣起到密封的作用，另一方面能夠起到軸承的作用；
[0050]溫控傳動部分包括:密閉箱17，上述主動軸6的右端安裝在密閉箱17內(nèi)，上述從動軸9的左端也安裝在密閉箱17內(nèi)，上述主動軸6的右端與上述從動軸9的左端正對，密閉箱17內(nèi)填充有液體；[0051]連接部分有2個，分別安裝在第一箱體與密閉箱17之間和第二箱體與密閉箱17之間，包括:外殼15,夕卜殼15與上述第一箱體中的第一底座19,外殼15與上述第二箱體中的第二底座14分別通過螺紋連接，外殼15內(nèi)有上述主動軸6和從動軸9，外殼15與主動軸6和從動軸9之間分別安裝有軸套16，在外殼15與密閉箱17螺紋連接的部位安裝有密封圈18，密封圈18能防止密閉箱17內(nèi)的液體流出。
[0052]作為優(yōu)選，上述主動軸6的右端和從動軸9的左端可以是與傳動軸相同尺寸的截面形狀，如圖3 (a)所示；也可以是尺寸更大的圓盤狀結構，如圖3 (b)所示，便于與密閉箱17內(nèi)的溶液有更大的接觸面，導致當溶液由液體變成固體時，有更大的摩擦力，使得傳動更加可靠?；蛘?，也可以根據(jù)控制精度，選擇在主動軸6的右端和從動軸9的左端安裝或者直接加工螺旋槳結構，進一步增加主動軸6和從動軸9與密閉箱17內(nèi)的物料的抓合力。
[0053]如圖3 (a)和圖3 (b)所示，密閉箱17包括:軸筒21、左蓋20和右蓋23，軸筒21兩端通過螺紋分別與左蓋20和右蓋23固定安裝，在左蓋20與軸筒21之間和右蓋23與軸筒21之間各安裝有密封圈，在軸筒21上有一螺紋孔，螺紋孔上安裝有密封螺母22，通過螺紋孔往密閉箱內(nèi)裝載液體。
[0054]密閉箱17中的液體，其狀態(tài)隨溫度變化而發(fā)生改變，溫度低時為液體，溫度高時為固體，如熱逆性水凝膠。
[0055]水凝膠是以水為分散介質(zhì)的凝膠，在具有網(wǎng)狀交聯(lián)結構的水溶性高分子中引入一部分疏水基團和親水殘基，親水殘基與水分子結合，將水分子連接在網(wǎng)狀內(nèi)部，而疏水殘基遇水膨脹的交聯(lián)聚合物。根據(jù)構成水凝膠的高分子的來源和結構不同，可以分成很多水凝膠:Pluronic或Poloxamer,是聚氧化丙烯(PPO)與聚氧化乙烯(PEO)的三嵌段共聚物(ΡΕ0-ΡΡ0-ΡΕ0)，該三嵌段共聚物根據(jù)其分子量大小和PEO含量的不同，具有不同的物理性質(zhì)，有液態(tài)、糊狀和固態(tài)，對于高分子量的共聚物，該三嵌段共聚物一定濃度的水溶液在體溫下能發(fā)生相轉變，形成物理凝膠，體系發(fā)生了相轉變，在溫度低于LCST時，體系成均相的溶液狀態(tài)，在溫度高于LCST時，體系發(fā)生物理交聯(lián)，形成膠束、層狀或者柱狀相結構，且相互形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡，同時是一種熱可逆性水凝膠；殼聚糖是由葡糖胺和N-乙?；咸前方M成的自然界中唯一的堿性多糖，是由甲殼素經(jīng)脫乙酰后得到的一種線性粘多糖，在溶液狀態(tài)下，線性殼聚糖鏈均勻分散在溶劑中，通過交聯(lián)反應形成三維結構的網(wǎng)狀結構，轉變成凝膠狀態(tài)，其可以通過物理的方法交聯(lián)得到殼聚糖接枝共聚物，它是一種熱可逆性水凝膠，在37°C時，形成水凝膠，在20°C時，聚合物溶解。
[0056]上述液體選擇為Pluronic F-127聚合物水凝膠，當溫度高于60°C時，PluronicF-127聚合物由液體變成固體，實現(xiàn)常規(guī)動力傳動，當溫度降到0°C時，Pluronic F-127聚合物水凝膠由固體變成液體，實現(xiàn)動力斷開，通過溫度變化來實現(xiàn)智能動力傳動。其實，當溫度高于37°C時，Pluixmic F-127聚合物水凝膠就已經(jīng)變成固體水凝膠，只是強度不夠高，對于需要力矩不是很大的場合，溫度轉變點可以降低，不需要60°C ;當溫度低于20°C時，Pluronic F-127聚合物水凝膠就已經(jīng)變成液體，只是還有粘性，當溫度在0°C時，可以認為是此時溶液就是水溶液。Pluixmic F-127聚合物水凝膠的固液轉變溫度隨濃度變化而變化，濃度越高，其轉變溫度越低，對于不同的場合，溫度的轉變臨界點不同，即外界環(huán)境溫度不同，觸發(fā)傳動裝置工作的溫度也不同，這時，只需要事先知道傳動裝置的外界溫度變化，然后配置相應溫度變化下的濃度的水凝膠溶液即可，使得本發(fā)明可以運用到多個場合下。對于Pluronic F-127聚合物水凝膠在20%重量百分比時，臨界溫度在50°C左右，如果濃度再低，需要的溫度更高，相反濃度再高，溫度可以降低，25%重量百分比時，臨界溫度在40°C左右，作為優(yōu)選，所述Pluronic F-127聚合物水凝膠中，Pluronic F-127聚合物的重量百分比濃度為15-30%。采用上述濃度時，Pluronic F-127聚合物水凝膠固化后，具有良好的強度。
[0057]傳動裝置中，第一箱體，第二箱體，密閉箱，外殼，齒輪以及主、從傳動軸的材料可以是具有生物兼容性的鈦合金材料，也可以是ABS材料。
[0058]圖1中,輸入軸1、主動軸6、從動軸9和輸出軸13相互平行設置,輸入軸I和輸出軸13位于主動軸6和從動軸9的下方,輸入軸1、主動軸6分別設于輸入齒輪4和輸入調(diào)速齒輪7所在的平面的兩側，通過輸入齒輪4和輸入調(diào)速齒輪7齒輪嚙合傳動；通過調(diào)整輸入調(diào)速齒輪7與輸入齒輪4的齒數(shù)比，可實現(xiàn)對主動軸6輸入轉速的調(diào)整。主動軸6、從動軸9同軸設置。從動軸9和輸出軸13分別設于輸出調(diào)速齒輪8和輸出齒輪12所在的平面兩偵牝通過輸出調(diào)速齒輪8和輸出齒輪12齒輪嚙合傳動；通過調(diào)整輸出調(diào)速齒輪8和輸出齒輪12的齒數(shù)比，可實現(xiàn)對輸出軸13輸出轉速的調(diào)整。
[0059]如圖1、圖2 Ca)和圖2 (b)所示，可以根據(jù)具體情況，選擇不同結構類型的傳動裝置，不同結構的傳動裝置適用于不同的場合，圖1的傳動裝置適合于橫向距離大，橫向傳遞動力的場合。圖2 (a)中為從動軸9和輸出軸13設置在輸出齒輪11和輸出調(diào)速齒輪8所在的平面的一側，圖2 (a)適合于反向傳遞動力的場合。圖2 (b)中，從動軸9和輸出軸13設置在輸出齒輪11和輸出調(diào)速齒輪8所在的平面的一側；同時輸入軸I和主動軸6位于輸入齒輪4、輸入調(diào)速齒輪7所在的平面一側，同時輸出軸13和輸入軸I位于從動軸9和主動軸6的兩側，圖2 (b)適合于橫向距離小，縱向傳遞動力的場合。
[0060]在工作時，密閉箱中的液體不加滿(例如液態(tài)體積填充比為95%)，留有一定的空間，使聚合物在液體到固體之間轉變時，產(chǎn)生的體積變化不會擠壓密閉箱，同時密閉箱中的軸筒內(nèi)部光滑，使得液體變固體后隨轉動軸轉動時，減少與軸筒內(nèi)壁之間的摩擦。
[0061]傳動裝置通過外界環(huán)境溫度的變化來智能控制動力傳動的通斷，可以是正常情況下，處于高溫下工作，在溫度低時發(fā)揮作用，實現(xiàn)動力分離，當溫度升高到指定溫度時，繼續(xù)工作，起到溫度調(diào)控的作用；也可以是正常情況下，在低溫下不工作，在溫度高時發(fā)揮作用，實現(xiàn)某種特定功能，例如豹在捕獵時，其瞬時速度很快，但耐久力不行，主要原因是其奔跑時間一長，體內(nèi)溫度升高，導致血液供應不足，所以不得不停下腳步，如果把本方面的裝置結合相關裝置做成一個生物輔助供液系統(tǒng)植入到豹體內(nèi)，就可以做到當豹奔跑時，溫度升高，高溫控制傳動裝置工作，促進體內(nèi)血液循環(huán)，實現(xiàn)血液供應，導致豹能奔跑更長的時間，大大提高豹捕獵的成功率；也可以安裝在公交車輛上，位于發(fā)動機輸出軸后，另外建立一支路，本裝置后連接通風系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)，在正常情況下，溫度是室溫，本裝置內(nèi)的溶液為液體，即不傳動動力，通風系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)不工作，當遇到高溫天氣，或者公交車內(nèi)溫度很高時，本裝置內(nèi)的溶液自動由液體變成固體，實現(xiàn)動力由發(fā)動機到通風系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)的傳遞，即實現(xiàn)通風系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)的制動工作，相比于靠溫度檢測來控制通風系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)的控制電路來說，本裝置結構簡單，工作更加可靠，更安全。
[0062]傳動裝置可以單獨使用，用來傳遞動力，也可以與其他傳動裝置配合使用。
[0063]傳動裝置可以實現(xiàn)減速傳動，也可以實現(xiàn)加速傳動，只需要改變傳動裝置中齒輪傳動的齒數(shù)比，能實現(xiàn)二級調(diào)速。
[0064]如圖4 (a)和4 (b)所示，本發(fā)明的傳動裝置傳動過程如下:
[0065]當傳動裝置密閉箱中的液體為Pluronic F-127聚合物水凝膠，處在高溫環(huán)境(大于60°C)下時，在傳動裝置的輸入端接上動力源，如圖4 (a)所示，動力通過輸入軸I經(jīng)輸入鍵3將動力傳給輸入齒輪4，輸入齒輪4帶動輸入調(diào)速齒輪7轉動，輸入調(diào)速齒輪7通過鍵帶動主動軸6轉動，由于此時Pluronic F-127聚合物水凝膠為固體，主動軸6的轉動通過Pluronic F-127聚合物水凝膠傳遞給從動軸9，帶動從動軸9轉動，從動軸9通過鍵將力傳給輸出調(diào)速齒輪8，然后把力傳給輸出齒輪11，輸出齒輪11通過輸出鍵12帶動輸出軸13轉動，完成由輸入軸I到輸出軸13的變速動力傳遞過程；當溫度降低到20°C時，在這個過程中，Pluronic F-127聚合物水凝膠慢慢由固體變成液體，溫度降低到O °C以下時PI uron i cF-127聚合物水凝膠粘度非常小，使得動力無法通過Pluronic F-127聚合物水凝膠經(jīng)主動軸6傳給從動軸9，實現(xiàn)主動軸6與從動軸9的動力分離，就像離合器一樣實現(xiàn)動力分離，如圖4 (b)所示。整個過程靠水凝膠材料對溫度變化的感知智能可靠完成，實現(xiàn)力由輸入軸到輸出軸的智能通斷。
[0066]當傳動裝置處于低溫環(huán)境下時，在傳動裝置的輸入端接上動力源，如圖4(b)所示，動力通過輸入軸I經(jīng)輸入鍵3將動力傳給輸入齒輪4，輸入齒輪4帶動輸入調(diào)速齒輪7轉動，輸入調(diào)速齒輪7通過鍵帶動主動軸6轉動，由于此時Pluronic F-127聚合物水凝膠為液體狀態(tài)，使得動力無法通過Pluronic F-127聚合物水凝膠經(jīng)主動軸6傳給從動軸9，此時無動力輸出；當環(huán)境溫度升高到55°C以上時，在這個過程中，Pluronic F-127聚合物水凝膠慢慢由液體變成固體，600C以上時，Pluixmic F-127聚合物水凝膠變成固體，使得主動軸6的轉動通過Pluronic F-127聚合物傳遞給從動軸9，帶動從動軸9轉動，從動軸9通過鍵將力傳給輸出調(diào)速齒輪8，然后把力傳給輸出齒輪11，輸出齒輪11通過輸出鍵12帶動輸出軸13轉動，完成由輸入軸I到輸出軸13的變速動力傳遞過程，如圖4 (a)所示，完成在高溫下的某種特定功能。
【權利要求】
1.一種基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，包括用于動力傳入的輸入端、用于動力傳出的輸出端、以及對輸入端和輸出端進行傳動和控制的高溫控制傳動部分，其特征在于:所述高溫控制傳動部分包括: 密閉箱(17)，該密閉箱(17)內(nèi)盛裝有水凝膠，所述水凝膠在高溫下為固體，在低溫下為液體； 主動軸(6)，該主動軸一端插入到所述密閉箱(17)內(nèi)，該端端部被所述水凝膠包覆，主動軸另一端與輸入端相連； 從動軸(9)，該從動軸一端插入到所述密閉箱(17)內(nèi)，該端端部被所述水凝膠包覆，從動軸另一端與輸出端相連，同時所述從動軸(9)和主動軸(6)同軸設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，其特征在于:所述水凝膠為Pluixmic F-127聚合物水凝膠、殼聚糖水凝膠。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，其特征在于:所述水凝膠為Pluronic F-127聚合物水凝膠,Pluronic F-127聚合物水凝膠中Pluronic F-127聚合物的重量百分比濃度為15-30%。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，其特征在于:水凝膠呈液態(tài)時，所述密閉箱(17)內(nèi)水凝膠的體積填充率為85-95%。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，其特征在于:所述主動軸(6)和從動軸(9)相向設置的端部分別設有相互對正的圓盤狀結構。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，其特征在于:所述主動軸(6)和從動軸(9)相向設置的端部分別設有螺旋槳結構。
7.根據(jù)權利要求1-6任一權項所述的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，其特征在于:所述輸入端包括:輸入軸(I)、以及與輸入軸端部固定的輸入齒輪(4);所述主動軸(6)的另一端設有輸入調(diào)速齒輪(7);所述輸入齒輪(4)與輸入調(diào)速齒輪(7)嚙合傳動。
8.根據(jù)權利要求7所述的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，其特征在于:所述輸出端包括:輸出軸(13 )、以及與輸出軸端部固定的輸出齒輪(11);所述從動軸(9 )的另一端設有輸出調(diào)速齒輪(8);所述輸出齒輪(11)和輸出調(diào)速齒輪(8)嚙合傳動。
9.根據(jù)權利要求8所述的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，其特征在于:所述輸入齒輪(4)與輸入調(diào)速齒輪(7)設于第一箱體內(nèi)，第一箱體上分別設有供所述輸入軸(I)和主動軸(6)端部穿過的通孔；所述輸出齒輪(11)和輸出調(diào)速齒輪(8)設于第二箱體內(nèi)，第二箱體上分別設有供所述從動軸(9)和輸出軸(13)端部穿過的通孔；所述第一箱體和第二箱體分別通過套設在主動軸(6)和從動軸(9)上的兩個軸向密封件與密閉箱(17)軸向密封連接。
10.根據(jù)權利要求9所述的基于水凝膠的高溫控制傳動裝置，其特征在于:所述軸向密封件包括: 兩端分別與第一箱體和密封箱(17)、或者與第二箱體和密封箱(17)螺紋連接的外殼(15)； 設置在主動軸(6)或從動軸(9)與外殼(15)之間的軸套(16)； 所述密封箱(17)與主動軸(6)和從動軸(9)同時設有密封圈(18)。
【文檔編號】F16H49/00GK103953711SQ201410161838
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權日:2014年4月22日
【發(fā)明者】賀永, 邵惠鋒, 傅建中, 茍中入, 劉安 申請人:浙江大學