一種基于水凝膠的低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低溫控制傳動裝置，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的低溫控制傳動部分；低溫控制傳動部分包括：密閉箱，該密封箱內盛放有水凝膠，水凝膠在高溫下為液態(tài)，在低溫下為固態(tài)；一端插入密封箱內且該端被水凝膠包覆的主動軸，主動軸的另一端與輸入端相連；一端插入密封箱內且該端被水凝膠包覆的從動軸，從動軸的另一端與輸出端相連；所述主動軸和從動軸同軸設置。本發(fā)明的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，且生物兼容性好，能植入到動物體內用作智能變速傳動裝置和保護裝置。
【專利說明】一種基于水凝膠的低溫控制傳動裝置【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低溫控制傳動裝置。
【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動車輪，產生驅動力，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，在自由行程內首先消除離合器的自由間隙，然后在工作行程內產生分離間隙，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，產生自由間隙，離合器結合；液力離合器，用流體作為傳動介質。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，雙金屬片受熱產生內應力而迅速動作，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等，當這些傳動裝置應用于生物體內時，容易產生排異反應，生物兼容性不佳。

【發(fā)明內容】

[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低溫控制傳動裝置，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，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，用作生物小型智能裝置中的智能變速傳動裝置和保護裝置，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]一種基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，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的低溫控制傳動部分；所述低溫控制傳動部分包括:
[0010]密閉箱，該密封箱內盛放有水凝膠，所述水凝膠在高溫下為液態(tài)，在低溫下為固態(tài)；
[0011]一端插入密封箱內且該端被所述水凝膠包覆的主動軸，主動軸的另一端與所述輸入端相連；
[0012]一端插入密封箱內且該端被所述水凝膠包覆的從動軸，從動軸的另一端與所述輸出端相連；
[0013]所述主動軸和從動軸同軸設置。
[0014]輸入端可選用多種傳動機構，為便于轉速的調整，適于各種場合的需要，作為優(yōu)選，所述輸入端包括輸入軸、以及與輸入軸同軸且相互固定的輸入齒輪；所述主動軸另一端固定有與所述輸入齒輪嚙合的輸入調速齒輪；所述輸入調速齒輪與所述主動軸同軸且相互固定。上述的齒輪結構，也可用其他傳動機構代替，例如可用傳送帶等替換。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可通過輸入鍵連接，也可通過其他方式連接。所述輸入齒輪和輸入調速齒輪可選擇設置在箱體內，其中心軸一般平行設置，兩者采用常見的哨合方式。
[0015]輸出端可選用多種傳動機構，為便于轉速的調整，適于各種場合的需要，作為優(yōu)選，所述輸出端包括輸出軸、以及與輸出軸同軸且相互固定的輸出齒輪；所述從動軸另一端固定有與所述輸出齒輪嚙合的輸出調速齒輪；所述輸出調速齒輪與所述從動軸同軸且相互固定。所述輸出軸的后端可以直接與驅動設備相連，也可以與其他轉動軸相連，所述輸出軸的前端與輸出齒輪可通過輸出鍵連接，也可通過其他方式連接。所述輸出齒輪和輸出調速齒輪也可選擇設置箱體呢，其中心軸一般平行設置，兩者采用常見的嚙合方式。
[0016]所述的低溫控制傳動部分為本發(fā)明的關鍵部分，當所述輸入齒輪和輸入調速齒輪、以及所述輸出齒輪和輸出調速齒輪均采用設置在單獨的箱體內時，為便于密封箱、以及主動軸和從動軸的固定，作為優(yōu)選，所述密閉箱兩側一般分別通過軸向密封件分別與輸入端和輸出端的箱體連接固定；所述軸向密封件，包括外殼以及設置在外殼與主動軸和從動軸之間的軸套，軸套一般為耐磨材料。外殼與輸入端和輸出端的箱體、以及密封箱的連接部位均設有密封圈，以增加密封箱的整體密封性，防止密閉箱內的液體流出。
[0017]所述密封箱體上一般可設置充液閥門，便于水凝膠的注入和排出。
[0018]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，溫度高時為液體，溫度低時為固體，如熱逆性水凝膠。
[0019]一般的水凝膠的固液轉變溫度隨濃度變化而變化，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。作為優(yōu)選，上述水凝膠選擇為明膠水凝膠，當溫度高于60°C時，明膠由固體變成液體，實現(xiàn)動力斷開，當溫度降到35°C時，明膠由液體變成固體，實現(xiàn)常規(guī)動力傳動，通過溫度變化來實現(xiàn)智能動力傳動。明膠水凝膠濃度的大小對臨界溫度點影響不大，設計時僅需考慮明膠水凝膠強度即可。為滿足常規(guī)場合的需要，作為優(yōu)選，所述明膠水凝膠中明膠的重量百分比濃度為3%或者大于3% ;進一步優(yōu)選為3-4%。
[0020]另外，作為另一優(yōu)選，所述水凝膠為瓊脂糖水凝膠。對于瓊脂糖水凝膠:當溫度高于90°C時，瓊脂糖由固體變?yōu)橐后w，實現(xiàn)動力斷開，當溫度降到35°C時，瓊脂糖由液體變成固體，實現(xiàn)常規(guī)動力傳動，通過溫度變化來實現(xiàn)智能動力傳動。所述瓊脂糖水凝膠中瓊脂糖的重量百分比濃度為1%或大于1%。進一步優(yōu)選為1_5%。
[0021]作為優(yōu)選，上述主動軸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。為進一步增加接觸面積，作為進一步優(yōu)選，所述主動軸和從動軸相向設置的端部設有螺旋槳結構。
[0022]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。
[0023]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，產生的體積變化不會擠壓密閉箱，同時密閉箱中的軸筒內部光滑，使得液體變固體后隨轉動軸轉動時，減少與軸筒內壁之間的摩擦。作為優(yōu)選，水凝膠呈液態(tài)時，密閉箱中水凝膠的體積填充率為80-95%。
[0024]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，處于高溫下不工作，在溫度低時發(fā)揮作用，實現(xiàn)某種特定功能，也可以是正常情況下，工作在低溫下，在溫度高時發(fā)揮作用，如高溫保護作用。[0025]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。
[0026]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)二級調速。
[0027]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0028](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。
[0029](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，噪聲小。
[0030](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。
[0031](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，可以用作生物小型智能裝置中的智能變速傳動裝置和保護裝置。
[0032](5)傳動裝置內的水凝膠還能對傳動裝置進行緩沖吸振。
[0033](6)本裝置可以是正常情況下，處于高溫下不工作，在溫度低時發(fā)揮作用，實現(xiàn)動力傳遞，完成某種特定功能，也可以是正常情況下，工作在低溫下，在溫度高時發(fā)揮作用，起到高溫保護作用，適用于多種場合。
[0034]( 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】
[0035]圖1是本發(fā)明的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置的一種實施方式的結構示意圖。
[0036]圖2 (a)是本發(fā)明的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置的第二種實施方式的結構示意圖。
[0037]圖2 (b)是本發(fā)明的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置的第三種實施方式的結構示意圖。
[0038]圖3 Ca)是本發(fā)明的低溫控制密閉箱的一種實施方式的具體結構示意圖。
[0039]圖3 (b)是本發(fā)明的低溫控制密閉箱的另一種實施方式的具體結構示意圖。
[0040]圖4 Ca)是本發(fā)明的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置一種工作狀態(tài)流程示意圖。
[0041]圖4 (b)是本發(fā)明的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置另一種工作狀態(tài)流程示意圖。
[0042]圖中:1為輸入軸,2為特氟龍墊片,3為左端蓋,4為輸入齒輪,5為輸入鍵,6為左底座，7為外殼，8為軸套，9為密閉箱，10為密封圈，11為右底座，12為輸出齒輪，13為輸出鍵，14為右端蓋，15為輸出軸，16為輸出調速齒輪，17為從動軸，18為主動軸，19為輸入調速齒輪，20為左蓋，21為軸筒，22為密封螺母，23為右蓋。
【具體實施方式】
[0043]如圖1所示，一種基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，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低溫控制傳動部分。
[0044]輸入端包括:輸入軸I和輸入齒輪4，輸入軸I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，輸入軸I的后端與輸入齒輪4通過輸入鍵5連接。[0045]輸出端包括:輸出軸15和輸出齒輪12，輸出軸15的后端可以直接與驅動設備相連，也可以與其他轉動軸相連，輸出軸15的前端與輸出齒輪12通過輸出鍵13連接。
[0046]低溫控制傳動部分包括:用于改變輸入轉速的左箱體，用于改變輸出轉速的右箱體，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:
[0047]左箱體包括左端蓋3、左底座6、設于左端蓋3和左底座6內的調速齒輪19、以及一端插入左端蓋3和左底座6內的輸入調速齒輪19，上述部件的連接關系如下:在左端蓋3上開有一輸入孔，輸入孔內安裝有上述輸入軸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的下面嚙合配合安裝有輸入調速齒輪19，輸入調速齒輪19內部通過鍵與主動軸18相連；上述左端蓋3與左底座6通過螺紋連接，在上述左端蓋3與上述左底座6之間安裝有密封圈；
[0048]右箱體包括右端蓋14、右底座11、設于右端蓋14和右底座11內的輸出調速齒輪16、以及一端插入右端蓋14和右底座11內的從動軸17,上述部件的連接關系如下:在右端蓋14上開有一輸出孔，輸出孔內安裝有上述輸出軸15，輸出軸15與上述輸出孔之間安裝有特氟龍墊片2，在上述輸出軸15的輸出齒輪12的下面嚙合配合安裝有輸出調速齒輪16，輸出調速齒輪16內部通過鍵與從動軸17相連，上述右端蓋14與右底座11通過螺紋連接，在上述右端蓋14與上述右底座11之間安裝有密封圈，通過密封圈能保證左、右箱體內的密封性，防止箱體外的溶液進入到箱體內部，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；
[0049]溫控傳動部分包括密閉箱9,上述主動軸18的右端安裝在密閉箱9內，上述從動軸17的左端也安裝在密閉箱9內，上述主動軸18的右端與上述從動軸17的左端正對，密閉箱9內填充有液體；
[0050]連接部分有2個，分別安裝在左箱體與密閉箱9之間和右箱體與密閉箱9之間，包括:外殼7，外殼7與上述左箱體中的左底座6，密閉箱9和上述右箱體中的右底座11分別通過螺紋連接，外殼7內設有上述主動軸18和從動軸17，外殼7與主動軸18和從動軸17之間分別安裝有軸套8，在外殼7與密閉箱9螺紋連接的部位安裝有密封圈10，密封圈10能防止密閉箱9內的液體流出。
[0051]如圖1中，輸入軸1、主動軸18、從動軸17和輸出軸15相互平行設置，輸入軸I和輸出軸15位于主動軸18和從動軸17的上方,輸入軸1、主動軸18分別設于輸入齒輪4和輸入調速齒輪19所在的平面的兩側，通過輸入齒輪4和輸入調速齒輪19齒輪嚙合傳動；通過調整輸入調速齒輪19與輸入齒輪4的齒數(shù)比，可實現(xiàn)對主動軸18輸入轉速的調整。主動軸18、從動軸17同軸設置。從動軸17和輸出軸15分別設于輸出調速齒輪16和輸出齒輪12所在的平面兩側，通過輸出調速齒輪16和輸出齒輪12齒輪嚙合傳動；通過調整輸出調速齒輪16和輸出齒輪12的齒數(shù)比，可實現(xiàn)對輸出軸15輸出轉速的調整。
[0052]上述主動軸18的右端和從動軸17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9內的溶液有更大的接觸面，保證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?，在主動軸18的右端和/或從動軸17的左端設置螺旋槳，螺旋槳的槳葉的數(shù)量和形狀均可根據(jù)實際需要確定，槳葉的數(shù)量一般為兩個或者兩個以上，且分別呈輻射狀沿主動軸18或從動軸17均勻設置。為便于實現(xiàn)主動軸18和從動軸17的同步運行，主動軸18的右端和從動軸17的左端的結構相同。
[0053]如圖3 (a)和圖3 (b)所示，密閉箱9包括:軸筒21，軸筒21兩端通過螺紋分別安裝有左蓋20和右蓋23，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裝載液體。
[0054]密閉箱9中的液體，其狀態(tài)隨溫度變化而發(fā)生改變，溫度高時為液體，溫度低時為固體，如熱逆性水凝膠。
[0055]水凝膠是以水為分散介質的凝膠，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:明膠，是來源于動物的骨、腱、軟骨、肌膜等結締組織中的膠原蛋白，這些膠原蛋白通過溫和以及不可逆斷裂后的主要產物，它是一種熱可逆性水凝膠，在65°C?70°C熱水中溶解，當溶液溫度低于35°C時凝固成膠，明膠的相對分子質量分布范圍極廣，不同肽鏈組分對明膠膠凝性的貢獻有顯著的差異，明膠的α鏈成分因為分子鏈較長，分子容易接觸并在分子間發(fā)生氫鍵相互作用，形成凝膠網(wǎng)絡的結點，α組分在明膠中含量越高，明膠的凝膠強度越大；瓊脂糖是一種從海藻中分離出來的多糖化合物，依靠糖鏈之間的次級鏈如氫鍵來維持網(wǎng)狀結構，瓊脂糖水凝膠具有良好的熱可逆性，在熱水(90°C以上)中溶解，溫度下降到35°C?40°C時形成良好的半固體狀的凝膠，其在水溶液中的濃度越低，其形成的網(wǎng)孔越大，相應的凝膠強度就越低。
[0056]一般情況下，水凝膠的固液轉變溫度隨濃度變化而變化，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。
[0057]本實施方式中，上述液體選擇可選擇明膠或瓊脂糖組成的水凝膠:
[0058]對于明膠組成的水凝膠:當溫度高于60°C時，明膠由固體變成液體，實現(xiàn)動力斷開，當溫度降到35°C時，明膠由液體變成固體，實現(xiàn)常規(guī)動力傳動，通過溫度變化來實現(xiàn)智能動力傳動。而明膠的濃度對溫度的轉變臨界點影響不大，根據(jù)強度要求，可適當調整明膠中明膠顆粒含量，作為優(yōu)選，明膠水凝膠中明膠的質量百分比濃度為4%?5%，該濃度的明膠水凝膠，水凝膠強度每平方厘米承受約500g負重，能滿足多種小型傳動場合的要求。
[0059]對于瓊脂糖組成的水凝膠:當溫度高于90°C時，瓊脂糖由固體變?yōu)橐后w，實現(xiàn)動力斷開，當溫度降到35°C時，瓊脂糖由液體變成固體，實現(xiàn)常規(guī)動力傳動，通過溫度變化來實現(xiàn)智能動力傳動。瓊脂糖水凝膠中瓊脂糖重量百分比濃度在1%或者以上時，水凝膠強度每平方厘米承受約1200g負重，濃度越高，強度越大，能夠滿足各種小型傳動場合的需要。
[0060]本發(fā)明中，傳動裝置中，左箱體，右箱體，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。
[0061]如圖1、圖2 (a)、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 Ca)中的傳動裝置與圖1中結構的區(qū)別點在于:從動軸17和輸出軸15分別位于輸出調速齒輪16和輸出齒輪12所在的平面兩側，適合于反向傳遞動力的場合。圖
2(b)中所示的傳動裝置與圖1中的傳動裝置結構的區(qū)別點在于，輸入軸I和主動軸18設于輸入齒輪4和輸入調速齒輪19所在的平面的的一側；從動軸17和輸出軸15設于出調速齒輪16和輸出齒輪12所在的平面的一側；同時，輸入軸I和輸出軸15分別位于主動軸18(或從動軸17)上下兩側，適合于橫向距離小，縱向傳遞動力的場合。
[0062]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，產生的體積變化不會擠壓密閉箱，同時密閉箱中的軸筒內部光滑，使得液體變固體后隨轉動軸轉動時，減少與軸筒內壁之間的摩擦。
[0063]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，處于高溫下不工作，在溫度低時發(fā)揮作用，實現(xiàn)某種特定功能，例如當環(huán)境溫度很低時，需要更大的動力，這時該裝置就能工作，實現(xiàn)更大動力的輸出，當動物處在寒冷的環(huán)境中時，需要促進血液循環(huán)來抵御寒風，這時該裝置也能工作，實現(xiàn)動力輸出，加速血液循環(huán)；也可以是正常情況下，工作在低溫下，在溫度高時發(fā)揮作用，起到高溫保護作用，當溫度降低到安全溫度時，繼續(xù)工作，此時，傳動裝置的功能相當于熱保護裝置。
[0064]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。
[0065]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)二級調速。
[0066]如圖4 Ca)和圖4 (b)所示，本發(fā)明的傳動裝置傳動過程如下:
[0067]當傳動裝置密閉箱中的液體為明膠，處在低溫環(huán)境下(35°C以下)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經輸入鍵5將動力傳給輸入齒輪4，輸入齒輪4帶動輸入調速齒輪19轉動，輸入調速齒輪19通過鍵帶動主動軸18轉動，由于此時明膠為固體，主動軸18的轉動通過明膠傳遞給從動軸17，帶動從動軸17轉動，從動軸17通過鍵將力傳給輸出調速齒輪16，然后把力傳給輸出齒輪12，輸出齒輪12通過輸出鍵13帶動輸出軸15轉動，完成由輸入軸I到輸出軸15的變速動力傳遞過程；當溫度升高到60°C時，在這個過程中，明膠慢慢由固體變成液體，使得動力無法通過明膠經主動軸18傳給從動軸17，實現(xiàn)主動軸18與從動軸17的動力分離，就像離合器一樣實現(xiàn)動力分離，起到高溫保護作用，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。
[0068]當傳動裝置處于高溫環(huán)境(60°C以上時)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經輸入鍵5將動力傳給輸入齒輪4，輸入齒輪4帶動輸入調速齒輪19轉動，輸入調速齒輪19通過鍵帶動主動軸18轉動，由于此時明膠為液體狀態(tài)，使得動力無法通過明膠經主動軸18傳給從動軸17，此時無動力輸出；當環(huán)境溫度降到35°C以下時，在這個過程中，明膠慢慢由液體變成固體,使得主動軸18的轉動通過明膠傳遞給從動軸17，帶動從動軸17轉動，從動軸17通過鍵將力傳給輸出調速齒輪16，然后把力傳給輸出齒輪12，輸出齒輪12通過輸出鍵13帶動輸出軸15轉動，完成由輸入軸I到輸出軸15的變速動力傳遞過程，如圖4 (a)所示，完成在低溫下的某種特定功能。
[0069]對于高精度的機床，機床在工作時，溫度對于零件精度的影響很大，溫度太高，會導致機床產生熱變形，產生加工誤差，生產出劣質產品，因此可以把本發(fā)明的裝置安裝在機床上，位于電機與機床主軸之間，當溫度低時，本發(fā)明的裝置中的溶液處于固體狀態(tài)，把電機的動力經本裝置傳遞給主軸，實現(xiàn)主軸的轉動，機床正常加工，當溫度升高時，本發(fā)明的裝置中的溶液處于液體狀態(tài)，實現(xiàn)動力分離，主軸停止轉動，即加工停止，起到高溫保護作用，當溫度下降到安全溫度時，本發(fā)明的裝置中的溶液又處于固體狀態(tài)，實現(xiàn)零件的繼續(xù)加工。
[0070] 對于現(xiàn)有的小型電機，在使用時，基于安全和電機不能在高溫下工作的原因，需要在系統(tǒng)中安裝有溫度保護模塊，起到高溫保護作用，但溫度保護模塊結構復雜，安裝起來也比較麻煩，可以把本發(fā)明的裝置直接安裝在電機輸出軸上，在正常溫度時，通過本裝置實現(xiàn)動力的正常輸出，即跟原先電機動力的直接輸出一樣，當溫度過高時，本發(fā)明裝置中的固體變成液體，動力直接斷開，實現(xiàn)高溫保護作用，當電機溫度下降到安全溫度時，本發(fā)明裝置中的液體又變成固體，回到正常工作狀態(tài)，電機可以繼續(xù)工作，實現(xiàn)溫度保護開關的重復利用。
【權利要求】
1.一種基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，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的低溫控制傳動部分；其特征在于:所述低溫控制傳動部分包括: 密閉箱(9)，該密封箱內盛放有水凝膠，所述水凝膠在高溫下為液態(tài)，在低溫下為固態(tài)； 一端插入密封箱(9)內且該端被所述水凝膠包覆的主動軸(18)，主動軸(18)的另一端與所述輸入端相連； 一端插入密封箱(9)內且該端被所述水凝膠包覆的從動軸(17)，從動軸(17)的另一端與所述輸出端相連； 所述主動軸(18)和從動軸(17)同軸設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，其特征在于:所述輸入端包括輸入軸(I )、以及與輸入軸(I)同軸且相互固定的輸入齒輪(4);所述主動軸(18)另一端固定有與所述輸入齒輪(4)嚙合的輸入調速齒輪(19);所述輸入調速齒輪(19)與所述主動軸(18)同軸且相互固定。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，其特征在于:所述輸出端包括輸出軸(15)、以及與輸出軸(15)同軸且相互固定的輸出齒輪(12);所述從動軸(17)另一端固定有與所述輸出齒輪(12)嚙合的輸出調速齒輪(16);所述輸出調速齒輪(16)與所述從動軸(17)同軸且相互固定。
4.根據(jù)權利要求1-3任一權項所述的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，其特征在于:所述水凝膠為明膠水凝膠或者瓊脂糖水凝膠。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，其特征在于:所述明膠水凝膠中明膠的重量百分比濃度大于或等于3%。
6.根據(jù)權利要求4所述的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，其特征在于:所述瓊脂糖水凝膠中瓊脂糖的重量百分比濃度大于或等于1%。
7.根據(jù)權利要求1-3任一權項所述的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，其特征在于:所述主動軸(18)和從動軸(17)相向設置的端部設有圓盤結構。
8.根據(jù)權利要求1-3任一權項所述的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，其特征在于:所述主動軸(18)和從動軸(17)相向設置的端部設有螺旋槳結構。
9.根據(jù)權利要求1-3任一權項所述的基于水凝膠的低溫控制傳動裝置，其特征在于:水凝膠呈液態(tài)時，密閉箱(9)中水凝膠的體積填充率為80-95%。
【文檔編號】F16H45/00GK103953706SQ201410161839
【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