一种基于水凝胶的低温控制传动装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于水凝胶的低温控制传动装置，包括用于动力传入的输入端、用于动力传出的输出端、以及对输入端和输出端进行传动的低温控制传动部分；低温控制传动部分包括：密闭箱，该密封箱内盛放有水凝胶，水凝胶在高温下为液态，在低温下为固态；一端插入密封箱内且该端被水凝胶包覆的主动轴，主动轴的另一端与输入端相连；一端插入密封箱内且该端被水凝胶包覆的从动轴，从动轴的另一端与输出端相连；所述主动轴和从动轴同轴设置。本发明的利用热可逆性水凝胶对传动装置外的环境温度变化的感知来自动实现传动装置的变速传动输出，实现高度智能化控制，且生物兼容性好，能植入到动物体内用作智能变速传动装置和保护装置。
【专利说明】一种基于水凝胶的低温控制传动装置【技术领域】
[0001]本发明涉及一种传动装置，尤其是涉及一种基于水凝胶的低温控制传动装置。
【背景技术】
[0002]传动装置是把动力装置的动力传递给工作机构等的中间设备，在许多地方都能看到传动装置，传动装置在动力传递过程中发挥着重要的作用，例如，每天行驶在马路上的汽车，传动装置是汽车行驶中不可缺少的部分，通过传动装置将发动机发出的动力传递给汽车的驱动车轮，产生驱动力，使汽车能以一定速度在马路上行驶。
[0003]在生活中，常见的传动装置有机械传动、液力传动、液压传动、电传动等。机械传动在机械工程中应用非常广泛，主要指通过利用机械方式传递动力和运动的传动，一般分为两类:一是靠机件间的摩擦力传递动力与摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动。前者包括带传动、绳传动和摩擦轮传动等，摩擦传动容易实现无级变速，能适应轴间距离较大的传动场合，过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比；后者包括齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等，啮合传动能够用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度，齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成，齿轮传动是应用最多的一种传动形式。齿轮传递的功率和速度范围很大，功率可以从很小到数十万千瓦，圆周速度可以从很小到每秒一百多米以上，齿轮尺寸可以从小于Imm到大于10m，齿轮传动属于啮合传动，齿轮齿廓为特定曲线，瞬时传动比恒定，而且传动平稳、可靠，传动效率高，使用寿命长。直齿圆柱齿轮传动是齿轮传动的最基本形式，它在机械传 动装置中应用极为广泛。
[0004]在汽车中的传动装置还包括离合器，其中离合器又分为电磁离合器，磁粉离合器、摩擦式离合器和液力离合器四种:电磁离合器，通过线圈的通断电来控制离合器的结合与分离，即实现传动的通和断；磁粉离合器，在主动件与从动件之间放置磁粉，不通电时磁粉处于松散状态，通电时磁粉结合，主动件与从动件同时转动；摩擦式离合器，在分离过程中，通过人踩下离合器踏板，在自由行程内首先消除离合器的自由间隙，然后在工作行程内产生分离间隙，离合器分离，在接合过程中，逐渐松开离合器踏板，压盘在压紧弹簧的作用下向前移动，首先消除分离间隙，并在压盘、从动盘和飞轮工作表面上作用足够的压紧力，之后分离轴承在复合弹簧的作用下向后移动，产生自由间隙，离合器结合；液力离合器，用流体作为传动介质。以上各种离合器都能实现旋转力传动的通与断，但都需要外界提供动力，如电能或机械能，摩擦式离合器的结构比其他几种离合器要复杂。
[0005]磁流变液体是一种由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体，这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性，而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的宾汉流体特性，由于磁流变液体在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的，而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，因此是一种用途广泛、性能优良的智能材料，唯一的要求是需要外部提供能量，才能实现磁流变液体的流变。
[0006]在机械装置中，都会用到保护装置，最常见的如热保护装置，也叫温控开关，温控器，热保护开关或温度开关，广泛用于家用电器电机及电器设备，如洗衣机电机、空调风扇电机、变压器、镇流器、电热器具等。其原理如下:由两片不同的合金组合在一起，通过电流后会发热，由于两种不同的合金热膨胀系数不同，合金势必向一个方向弯曲，触点离开，就断了电。一种用双金属片作为感温元件的温控器，当电器正常工作时，双金属片处于自由状态，触点处于闭合/断开状态；当温度达到动作温度时，双金属片受热产生内应力而迅速动作，打开/闭合触点切断/接通电路，从而起到控温作用；当电器冷却到复位温度时，触点自动闭合/打开，恢复正常工作状态。
[0007]然而上述传动装置，均需要外部提供能量才能工作，结构复杂。而且，上述传动装置，或多或少的采用了金属材质等，当这些传动装置应用于生物体内时，容易产生排异反应，生物兼容性不佳。
【发明内容】
[0008]本发明根据已有的各种传动装置和保护装置，通过对其各自进行分析和比较，提出了一种新的基于水凝胶的低温控制传动装置，该传动装置工作可靠，结构简单，传动效率高，使用寿命长，传动比可调，噪声小，利用热可逆性水凝胶对传动装置外的环境温度变化的感知来自动实现传动装置的变速传动输出，同时具有良好的生物兼容性，体积小，能植入到动物体内，用作生物小型智能装置中的智能变速传动装置和保护装置，水凝胶还能对传动装置缓冲吸振，而且能够应用于工业上一些特殊的场合。
[0009]一种基于水凝胶的低温控制传动装置，包括用于动力传入的输入端、用于动力传出的输出端、以及对输入端和输出端进行传动的低温控制传动部分；所述低温控制传动部分包括:
[0010]密闭箱，该密封箱内盛放有水凝胶，所述水凝胶在高温下为液态，在低温下为固态；
[0011]一端插入密封箱内且该端被所述水凝胶包覆的主动轴，主动轴的另一端与所述输入端相连；
[0012]一端插入密封箱内且该端被所述水凝胶包覆的从动轴，从动轴的另一端与所述输出端相连；
[0013]所述主动轴和从动轴同轴设置。
[0014]输入端可选用多种传动机构，为便于转速的调整，适于各种场合的需要，作为优选，所述输入端包括输入轴、以及与输入轴同轴且相互固定的输入齿轮；所述主动轴另一端固定有与所述输入齿轮啮合的输入调速齿轮；所述输入调速齿轮与所述主动轴同轴且相互固定。上述的齿轮结构，也可用其他传动机构代替，例如可用传送带等替换。所述输入轴的前端可以直接与动力源连接，如电机，发动机等，也可以与动力源之后的传动零部件相连，用来传递动力，所述输入轴的后端与输入齿轮可通过输入键连接，也可通过其他方式连接。所述输入齿轮和输入调速齿轮可选择设置在箱体内，其中心轴一般平行设置，两者采用常见的哨合方式。
[0015]输出端可选用多种传动机构，为便于转速的调整，适于各种场合的需要，作为优选，所述输出端包括输出轴、以及与输出轴同轴且相互固定的输出齿轮；所述从动轴另一端固定有与所述输出齿轮啮合的输出调速齿轮；所述输出调速齿轮与所述从动轴同轴且相互固定。所述输出轴的后端可以直接与驱动设备相连，也可以与其他转动轴相连，所述输出轴的前端与输出齿轮可通过输出键连接，也可通过其他方式连接。所述输出齿轮和输出调速齿轮也可选择设置箱体呢，其中心轴一般平行设置，两者采用常见的啮合方式。
[0016]所述的低温控制传动部分为本发明的关键部分，当所述输入齿轮和输入调速齿轮、以及所述输出齿轮和输出调速齿轮均采用设置在单独的箱体内时，为便于密封箱、以及主动轴和从动轴的固定，作为优选，所述密闭箱两侧一般分别通过轴向密封件分别与输入端和输出端的箱体连接固定；所述轴向密封件，包括外壳以及设置在外壳与主动轴和从动轴之间的轴套，轴套一般为耐磨材料。外壳与输入端和输出端的箱体、以及密封箱的连接部位均设有密封圈，以增加密封箱的整体密封性，防止密闭箱内的液体流出。
[0017]所述密封箱体上一般可设置充液阀门，便于水凝胶的注入和排出。
[0018]所述密闭箱中的水凝胶，其状态随温度变化而发生改变，温度高时为液体，温度低时为固体，如热逆性水凝胶。
[0019]一般的水凝胶的固液转变温度随浓度变化而变化，对于不同的场合，温度的转变临界点不同，即外界环境温度不同，触发传动装置工作的温度也不同，这时，只需要事先知道传动装置的外界温度变化，然后配置相应温度变化下的浓度的水凝胶溶液即可。作为优选，上述水凝胶选择为明胶水凝胶，当温度高于60°C时，明胶由固体变成液体，实现动力断开，当温度降到35°C时，明胶由液体变成固体，实现常规动力传动，通过温度变化来实现智能动力传动。明胶水凝胶浓度的大小对临界温度点影响不大，设计时仅需考虑明胶水凝胶强度即可。为满足常规场合的需要，作为优选，所述明胶水凝胶中明胶的重量百分比浓度为3%或者大于3% ;进一步优选为3-4%。
[0020]另外，作为另一优选，所述水凝胶为琼脂糖水凝胶。对于琼脂糖水凝胶:当温度高于90°C时，琼脂糖由固体变为液体，实现动力断开，当温度降到35°C时，琼脂糖由液体变成固体，实现常规动力传动，通过温度变化来实现智能动力传动。所述琼脂糖水凝胶中琼脂糖的重量百分比浓度为1%或大于1%。进一步优选为1_5%。
[0021]作为优选，上述主动轴和从动轴的相向设置的端部可以是与传动轴相同尺寸的截面形状，也可以是尺寸更大的圆盘状结构，便于与密闭箱内的溶液有更大的接触面，导致当溶液由液体变成固体时，有更大的摩擦力，使得传动更加可靠。为进一步增加接触面积，作为进一步优选，所述主动轴和从动轴相向设置的端部设有螺旋桨结构。
[0022]所述传动装置可以根据具体情况，选择不同结构类型的传动装置，不同结构的传动装置适用于不同的场合。
[0023]在工作时，密闭箱中的液体不加满，留有一定的空间，使聚合物在液体到固体之间转变时，产生的体积变化不会挤压密闭箱，同时密闭箱中的轴筒内部光滑，使得液体变固体后随转动轴转动时，减少与轴筒内壁之间的摩擦。作为优选，水凝胶呈液态时，密闭箱中水凝胶的体积填充率为80-95%。
[0024]所述传动装置通过外界环境温度的变化来智能控制动力传动的通断，可以是正常情况下，处于高温下不工作，在温度低时发挥作用，实现某种特定功能，也可以是正常情况下，工作在低温下，在温度高时发挥作用，如高温保护作用。[0025]所述传动装置可以单独使用，用来传递动力，也可以与其他传动装置配合使用。
[0026]所述传动装置可以实现减速传动，也可以实现加速传动，只需要改变传动装置中齿轮传动的齿数比，能实现二级调速。
[0027]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0028](I)本发明的传动装置以机械传动为主，工作可靠，结构简单，不需要外部提供能量。
[0029](2)本发明的传动装置传动效率高，使用寿命长，而且传动比可调，噪声小。
[0030](3)利用热可逆性水凝胶对传动装置外的环境温度变化的感知来自动实现传动装置的变速传动输出，实现高度智能化控制。
[0031](4)本装置采用具有良好生物兼容性的材料，体积小，能植入到动物体内，可以用作生物小型智能装置中的智能变速传动装置和保护装置。
[0032](5)传动装置内的水凝胶还能对传动装置进行缓冲吸振。
[0033](6)本装置可以是正常情况下，处于高温下不工作，在温度低时发挥作用，实现动力传递，完成某种特定功能，也可以是正常情况下，工作在低温下，在温度高时发挥作用，起到高温保护作用，适用于多种场合。
[0034]( 7 )本装置可以实现减速传动，也可以实现加速传动。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明的基于水凝胶的低温控制传动装置的一种实施方式的结构示意图。
[0036]图2 (a)是本发明的基于水凝胶的低温控制传动装置的第二种实施方式的结构示意图。
[0037]图2 (b)是本发明的基于水凝胶的低温控制传动装置的第三种实施方式的结构示意图。
[0038]图3 Ca)是本发明的低温控制密闭箱的一种实施方式的具体结构示意图。
[0039]图3 (b)是本发明的低温控制密闭箱的另一种实施方式的具体结构示意图。
[0040]图4 Ca)是本发明的基于水凝胶的低温控制传动装置一种工作状态流程示意图。
[0041]图4 (b)是本发明的基于水凝胶的低温控制传动装置另一种工作状态流程示意图。
[0042]图中:1为输入轴,2为特氟龙垫片,3为左端盖,4为输入齿轮,5为输入键,6为左底座，7为外壳，8为轴套，9为密闭箱，10为密封圈，11为右底座，12为输出齿轮，13为输出键，14为右端盖，15为输出轴，16为输出调速齿轮，17为从动轴，18为主动轴，19为输入调速齿轮，20为左盖，21为轴筒，22为密封螺母，23为右盖。
【具体实施方式】
[0043]如图1所示，一种基于水凝胶的低温控制传动装置，包括:用于动力传入的输入端，用于动力传出的输出端和最关键的低温控制传动部分。
[0044]输入端包括:输入轴I和输入齿轮4，输入轴I的前端可以直接与动力源连接，如电机，发动机等，也可以与动力源之后的传动零部件相连，用来传递动力，输入轴I的后端与输入齿轮4通过输入键5连接。[0045]输出端包括:输出轴15和输出齿轮12，输出轴15的后端可以直接与驱动设备相连，也可以与其他转动轴相连，输出轴15的前端与输出齿轮12通过输出键13连接。
[0046]低温控制传动部分包括:用于改变输入转速的左箱体，用于改变输出转速的右箱体，用于实现智能动力通断控制的温控传动部分和连接部分:
[0047]左箱体包括左端盖3、左底座6、设于左端盖3和左底座6内的调速齿轮19、以及一端插入左端盖3和左底座6内的输入调速齿轮19，上述部件的连接关系如下:在左端盖3上开有一输入孔，输入孔内安装有上述输入轴1，输入轴I与上述输入孔之间安装有特氟龙垫片2，在上述输入轴I的输入齿轮4的下面啮合配合安装有输入调速齿轮19，输入调速齿轮19内部通过键与主动轴18相连；上述左端盖3与左底座6通过螺纹连接，在上述左端盖3与上述左底座6之间安装有密封圈；
[0048]右箱体包括右端盖14、右底座11、设于右端盖14和右底座11内的输出调速齿轮16、以及一端插入右端盖14和右底座11内的从动轴17,上述部件的连接关系如下:在右端盖14上开有一输出孔，输出孔内安装有上述输出轴15，输出轴15与上述输出孔之间安装有特氟龙垫片2，在上述输出轴15的输出齿轮12的下面啮合配合安装有输出调速齿轮16，输出调速齿轮16内部通过键与从动轴17相连，上述右端盖14与右底座11通过螺纹连接，在上述右端盖14与上述右底座11之间安装有密封圈，通过密封圈能保证左、右箱体内的密封性，防止箱体外的溶液进入到箱体内部，对动力传动造成影响，特氟龙垫片一方面能够同样起到密封的作用，另一方面能够起到轴承的作用；
[0049]温控传动部分包括密闭箱9,上述主动轴18的右端安装在密闭箱9内，上述从动轴17的左端也安装在密闭箱9内，上述主动轴18的右端与上述从动轴17的左端正对，密闭箱9内填充有液体；
[0050]连接部分有2个，分别安装在左箱体与密闭箱9之间和右箱体与密闭箱9之间，包括:外壳7，外壳7与上述左箱体中的左底座6，密闭箱9和上述右箱体中的右底座11分别通过螺纹连接，外壳7内设有上述主动轴18和从动轴17，外壳7与主动轴18和从动轴17之间分别安装有轴套8，在外壳7与密闭箱9螺纹连接的部位安装有密封圈10，密封圈10能防止密闭箱9内的液体流出。
[0051]如图1中，输入轴1、主动轴18、从动轴17和输出轴15相互平行设置，输入轴I和输出轴15位于主动轴18和从动轴17的上方,输入轴1、主动轴18分别设于输入齿轮4和输入调速齿轮19所在的平面的两侧，通过输入齿轮4和输入调速齿轮19齿轮啮合传动；通过调整输入调速齿轮19与输入齿轮4的齿数比，可实现对主动轴18输入转速的调整。主动轴18、从动轴17同轴设置。从动轴17和输出轴15分别设于输出调速齿轮16和输出齿轮12所在的平面两侧，通过输出调速齿轮16和输出齿轮12齿轮啮合传动；通过调整输出调速齿轮16和输出齿轮12的齿数比，可实现对输出轴15输出转速的调整。
[0052]上述主动轴18的右端和从动轴17的左端可以是与传动轴相同尺寸的截面形状，如图3 (a)所示；也可以是尺寸更大的圆盘状结构，如图3 (b)所示，便于与密闭箱9内的溶液有更大的接触面，保证当溶液由液体变成固体时，有更大的摩擦力，使得传动更加可靠。或者，在主动轴18的右端和/或从动轴17的左端设置螺旋桨，螺旋桨的桨叶的数量和形状均可根据实际需要确定，桨叶的数量一般为两个或者两个以上，且分别呈辐射状沿主动轴18或从动轴17均匀设置。为便于实现主动轴18和从动轴17的同步运行，主动轴18的右端和从动轴17的左端的结构相同。
[0053]如图3 (a)和图3 (b)所示，密闭箱9包括:轴筒21，轴筒21两端通过螺纹分别安装有左盖20和右盖23，在左盖20与轴筒21之间和右盖23与轴筒21之间各安装有密封圈，在轴筒21上有一螺纹孔，螺纹孔上安装有密封螺母22，通过螺纹孔往密闭箱内装载液体。
[0054]密闭箱9中的液体，其状态随温度变化而发生改变，温度高时为液体，温度低时为固体，如热逆性水凝胶。
[0055]水凝胶是以水为分散介质的凝胶，在具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。根据构成水凝胶的高分子的来源和结构不同，可以分成很多水凝胶:明胶，是来源于动物的骨、腱、软骨、肌膜等结缔组织中的胶原蛋白，这些胶原蛋白通过温和以及不可逆断裂后的主要产物，它是一种热可逆性水凝胶，在65°C?70°C热水中溶解，当溶液温度低于35°C时凝固成胶，明胶的相对分子质量分布范围极广，不同肽链组分对明胶胶凝性的贡献有显著的差异，明胶的α链成分因为分子链较长，分子容易接触并在分子间发生氢键相互作用，形成凝胶网络的结点，α组分在明胶中含量越高，明胶的凝胶强度越大；琼脂糖是一种从海藻中分离出来的多糖化合物，依靠糖链之间的次级链如氢键来维持网状结构，琼脂糖水凝胶具有良好的热可逆性，在热水(90°C以上)中溶解，温度下降到35°C?40°C时形成良好的半固体状的凝胶，其在水溶液中的浓度越低，其形成的网孔越大，相应的凝胶强度就越低。
[0056]一般情况下，水凝胶的固液转变温度随浓度变化而变化，对于不同的场合，温度的转变临界点不同，即外界环境温度不同，触发传动装置工作的温度也不同，这时，只需要事先知道传动装置的外界温度变化，然后配置相应温度变化下的浓度的水凝胶溶液即可。
[0057]本实施方式中，上述液体选择可选择明胶或琼脂糖组成的水凝胶:
[0058]对于明胶组成的水凝胶:当温度高于60°C时，明胶由固体变成液体，实现动力断开，当温度降到35°C时，明胶由液体变成固体，实现常规动力传动，通过温度变化来实现智能动力传动。而明胶的浓度对温度的转变临界点影响不大，根据强度要求，可适当调整明胶中明胶颗粒含量，作为优选，明胶水凝胶中明胶的质量百分比浓度为4%?5%，该浓度的明胶水凝胶，水凝胶强度每平方厘米承受约500g负重，能满足多种小型传动场合的要求。
[0059]对于琼脂糖组成的水凝胶:当温度高于90°C时，琼脂糖由固体变为液体，实现动力断开，当温度降到35°C时，琼脂糖由液体变成固体，实现常规动力传动，通过温度变化来实现智能动力传动。琼脂糖水凝胶中琼脂糖重量百分比浓度在1%或者以上时，水凝胶强度每平方厘米承受约1200g负重，浓度越高，强度越大，能够满足各种小型传动场合的需要。
[0060]本发明中，传动装置中，左箱体，右箱体，密闭箱，外壳，齿轮以及主、从传动轴的材料可以是具有生物兼容性的钛合金材料，也可以是ABS材料。
[0061]如图1、图2 (a)、图2 (b)所示，可以根据具体情况，选择不同结构类型的传动装置，不同结构的传动装置适用于不同的场合，图1的传动装置适合于横向距离大，横向传递动力的场合。图2 Ca)中的传动装置与图1中结构的区别点在于:从动轴17和输出轴15分别位于输出调速齿轮16和输出齿轮12所在的平面两侧，适合于反向传递动力的场合。图
2(b)中所示的传动装置与图1中的传动装置结构的区别点在于，输入轴I和主动轴18设于输入齿轮4和输入调速齿轮19所在的平面的的一侧；从动轴17和输出轴15设于出调速齿轮16和输出齿轮12所在的平面的一侧；同时，输入轴I和输出轴15分别位于主动轴18(或从动轴17)上下两侧，适合于横向距离小，纵向传递动力的场合。
[0062]在工作时，密闭箱中的液体不加满，留有一定的空间，使聚合物在液体到固体之间转变时，产生的体积变化不会挤压密闭箱，同时密闭箱中的轴筒内部光滑，使得液体变固体后随转动轴转动时，减少与轴筒内壁之间的摩擦。
[0063]传动装置通过外界环境温度的变化来智能控制动力传动的通断，可以是正常情况下，处于高温下不工作，在温度低时发挥作用，实现某种特定功能，例如当环境温度很低时，需要更大的动力，这时该装置就能工作，实现更大动力的输出，当动物处在寒冷的环境中时，需要促进血液循环来抵御寒风，这时该装置也能工作，实现动力输出，加速血液循环；也可以是正常情况下，工作在低温下，在温度高时发挥作用，起到高温保护作用，当温度降低到安全温度时，继续工作，此时，传动装置的功能相当于热保护装置。
[0064]传动装置可以单独使用，用来传递动力，也可以与其他传动装置配合使用。
[0065]传动装置可以实现减速传动，也可以实现加速传动，只需要改变传动装置中齿轮传动的齿数比，能实现二级调速。
[0066]如图4 Ca)和图4 (b)所示，本发明的传动装置传动过程如下:
[0067]当传动装置密闭箱中的液体为明胶，处在低温环境下(35°C以下)时，在传动装置的输入端接上动力源，如图4 (a)所示，动力通过输入轴I经输入键5将动力传给输入齿轮4，输入齿轮4带动输入调速齿轮19转动，输入调速齿轮19通过键带动主动轴18转动，由于此时明胶为固体，主动轴18的转动通过明胶传递给从动轴17，带动从动轴17转动，从动轴17通过键将力传给输出调速齿轮16，然后把力传给输出齿轮12，输出齿轮12通过输出键13带动输出轴15转动，完成由输入轴I到输出轴15的变速动力传递过程；当温度升高到60°C时，在这个过程中，明胶慢慢由固体变成液体，使得动力无法通过明胶经主动轴18传给从动轴17，实现主动轴18与从动轴17的动力分离，就像离合器一样实现动力分离，起到高温保护作用，如图4 (b)所示。整个过程靠水凝胶材料对温度变化的感知智能可靠完成，实现力由输入轴到输出轴的智能通断。
[0068]当传动装置处于高温环境(60°C以上时)下时，在传动装置的输入端接上动力源，如图4 (b)所示,动力通过输入轴I经输入键5将动力传给输入齿轮4，输入齿轮4带动输入调速齿轮19转动，输入调速齿轮19通过键带动主动轴18转动，由于此时明胶为液体状态，使得动力无法通过明胶经主动轴18传给从动轴17，此时无动力输出；当环境温度降到35°C以下时，在这个过程中，明胶慢慢由液体变成固体,使得主动轴18的转动通过明胶传递给从动轴17，带动从动轴17转动，从动轴17通过键将力传给输出调速齿轮16，然后把力传给输出齿轮12，输出齿轮12通过输出键13带动输出轴15转动，完成由输入轴I到输出轴15的变速动力传递过程，如图4 (a)所示，完成在低温下的某种特定功能。
[0069]对于高精度的机床，机床在工作时，温度对于零件精度的影响很大，温度太高，会导致机床产生热变形，产生加工误差，生产出劣质产品，因此可以把本发明的装置安装在机床上，位于电机与机床主轴之间，当温度低时，本发明的装置中的溶液处于固体状态，把电机的动力经本装置传递给主轴，实现主轴的转动，机床正常加工，当温度升高时，本发明的装置中的溶液处于液体状态，实现动力分离，主轴停止转动，即加工停止，起到高温保护作用，当温度下降到安全温度时，本发明的装置中的溶液又处于固体状态，实现零件的继续加工。
[0070] 对于现有的小型电机，在使用时，基于安全和电机不能在高温下工作的原因，需要在系统中安装有温度保护模块，起到高温保护作用，但温度保护模块结构复杂，安装起来也比较麻烦，可以把本发明的装置直接安装在电机输出轴上，在正常温度时，通过本装置实现动力的正常输出，即跟原先电机动力的直接输出一样，当温度过高时，本发明装置中的固体变成液体，动力直接断开，实现高温保护作用，当电机温度下降到安全温度时，本发明装置中的液体又变成固体，回到正常工作状态，电机可以继续工作，实现温度保护开关的重复利用。
【权利要求】
1.一种基于水凝胶的低温控制传动装置，包括用于动力传入的输入端、用于动力传出的输出端、以及对输入端和输出端进行传动的低温控制传动部分；其特征在于:所述低温控制传动部分包括: 密闭箱(9)，该密封箱内盛放有水凝胶，所述水凝胶在高温下为液态，在低温下为固态； 一端插入密封箱(9)内且该端被所述水凝胶包覆的主动轴(18)，主动轴(18)的另一端与所述输入端相连； 一端插入密封箱(9)内且该端被所述水凝胶包覆的从动轴(17)，从动轴(17)的另一端与所述输出端相连； 所述主动轴(18)和从动轴(17)同轴设置。
2.根据权利要求1所述的基于水凝胶的低温控制传动装置，其特征在于:所述输入端包括输入轴(I )、以及与输入轴(I)同轴且相互固定的输入齿轮(4);所述主动轴(18)另一端固定有与所述输入齿轮(4)啮合的输入调速齿轮(19);所述输入调速齿轮(19)与所述主动轴(18)同轴且相互固定。
3.根据权利要求1所述的基于水凝胶的低温控制传动装置，其特征在于:所述输出端包括输出轴(15)、以及与输出轴(15)同轴且相互固定的输出齿轮(12);所述从动轴(17)另一端固定有与所述输出齿轮(12)啮合的输出调速齿轮(16);所述输出调速齿轮(16)与所述从动轴(17)同轴且相互固定。
4.根据权利要求1-3任一权项所述的基于水凝胶的低温控制传动装置，其特征在于:所述水凝胶为明胶水凝胶或者琼脂糖水凝胶。
5.根据权利要求4所述的基于水凝胶的低温控制传动装置，其特征在于:所述明胶水凝胶中明胶的重量百分比浓度大于或等于3%。
6.根据权利要求4所述的基于水凝胶的低温控制传动装置，其特征在于:所述琼脂糖水凝胶中琼脂糖的重量百分比浓度大于或等于1%。
7.根据权利要求1-3任一权项所述的基于水凝胶的低温控制传动装置，其特征在于:所述主动轴(18)和从动轴(17)相向设置的端部设有圆盘结构。
8.根据权利要求1-3任一权项所述的基于水凝胶的低温控制传动装置，其特征在于:所述主动轴(18)和从动轴(17)相向设置的端部设有螺旋桨结构。
9.根据权利要求1-3任一权项所述的基于水凝胶的低温控制传动装置，其特征在于:水凝胶呈液态时，密闭箱(9)中水凝胶的体积填充率为80-95%。
【文档编号】F16H45/00GK103953706SQ201410161839
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】贺永, 邵惠锋, 傅建中, 苟中入, 刘安 申请人:浙江大学