CN103953696A - 一种基于水凝胶的智能温控变速传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水凝胶的智能温控变速传动装置，包括用于动力传入的输入端，用于动力传出的输出端，用于改变输入转速的第一箱体，用于改变输出转速的第二箱体，用于实现智能温控动力传动的温控传动部分和连接部分，第一箱体和第二箱体内设有齿轮传动机构，用来实现变速，温控传动部分内填充有热可逆性水凝胶，用来智能感知外界环境温度的变化，实现动力的通与断。本发明工作可靠，结构简单，不需要外部提供能量，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。本发明可以在温度低时发挥作用，也可以在温度高时发挥作用，适用于多种场合。

Description

一种基于水凝胶的智能温控变速传动装置

技术领域

本发明涉及一种传动装置，尤其是涉及一种基于水凝胶的智能温控变速传动装置。

背景技术

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，汽车中的传动装置也叫变速箱，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。

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或运动的摩擦传动，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1mm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。

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。

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。

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，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℃～70℃热水中溶解，当溶液温度低于35℃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；Pluronic或Poloxamer，是聚氧化丙烯（PPO）与聚氧化乙烯（PEO）的三嵌段共聚物（PEO-PPO-PEO），该三嵌段共聚物根据其分子量大小和PEO含量的不同，具有不同的物理性质，有液态、糊状和固态，对于高分子量的共聚物，该三嵌段共聚物一定浓度的水溶液在体温下能发生相转变，形成物理凝胶，体系发生了相转变，在温度低于LCST时，体系成均相的溶液状态，在温度高于LCST时，体系发生物理交联，形成胶束、层状或者柱状相结构，且相互形成物理交联网络，同时是一种热可逆性水凝胶。

综上所述，现有技术中的传动装置结构均较为复杂，均需要外界提供驱动能量，而且也不适于置入动物体内的传动使用，且大多传动装置不具备生物兼容性。

发明内容

本发明根据已有的各种传动装置，通过对其各自进行分析和比较，结合生物小型智能装置，提出了一种新的基于水凝胶的智能温控变速传动装置，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传动和变速输出，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，水凝胶还能对传动装置缓冲吸振。

本发明提供了一种基于水凝胶的智能温控变速传动装置，包括用于动力传入的输入端、用于动力传出的输出端以及在输入端和输出端进行传动的智能温控变速传动部分，所述智能温控变速传动部分包括：

第一密闭箱，该密闭箱内盛放有第一水凝胶；

第二密闭箱，该密闭箱内盛放有第二水凝胶；

所述第一水凝胶在温度T1时为固体，在温度T2是为液体；所述第二水凝胶在温度T1时为液体，在温度T2是为固体；且T1＞T2；

同轴设置的高速主动轴和高速从动轴，该高速主动轴和高速从动轴相向设置的端部分别插入到第一密闭箱内，且被第一水凝胶包覆；

同轴设置的低速主动轴和低速从动轴，该低速主动轴和低速从动轴相向设置的端部分别插入到第二密闭箱内，且被第二水凝胶包覆；

所述高速主动轴和低速主动轴分别与输入端相连；所述高速从动轴和低速从动轴分别与输出端相连。

输入端主要用于输入动力，可采用现有的各种驱动机构或者传输机构，作为优选，所述输入端包括输入轴、以及固定于输入轴端部的输入齿轮；所述高速主动轴另一端固定有与所述输入齿轮啮合的输入高速齿轮，输入高速齿轮与输入齿轮的齿数比小于1；所述低速主动轴另一端固定有与所述输入齿轮啮合的输入低速齿轮，输入低速齿轮与输入齿轮的齿数比大于1。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一般通过输入键连接。

输出端主要用于动力的输出和传输，作为优选，所述输出端包括输出轴、以及固定于输出轴端部的输出齿轮；所述高速从动轴另一端固定有与所述输出齿轮啮合的输出高速齿轮，输出高速齿轮与输出齿轮的齿数比小于1；所述低速从动轴固定有与所述输出齿轮啮合的输出低速齿轮，输出低速齿轮与输出齿轮的齿数比大于1。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一般通过输出键连接。

当温度高于60℃时，Pluronic F-127聚合物水凝胶由液体变成固体，明胶水凝胶由固体变成液体，实现动力传动，当温度降到35℃时，PluronicF-127聚合物水凝胶由固体变成液体，明胶水凝胶由液体变成固体，实现常规动力传动，通过温度变化来实现智能变速传动。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，所述第一水凝胶为Pluronic F-127聚合物水凝胶；所述第二水凝胶为明胶水凝胶。对于Pluronic F-127聚合物水凝胶在20%重量百分比时，临界温度在50℃左右，如果浓度再低，需要的温度更高，相反浓度再高，温度可以降低，25%重量百分比时，临界温度在40℃左右。所述Pluronic F-127聚合物水凝胶中Pluronic F-127聚合物的重量百分比浓度为15-30%；进一步优选为20%。所述明胶水凝胶中明胶的重量百分比浓度为3-4%。

上述主动轴和从动轴的相向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或者螺旋桨结构等，便于与密闭箱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。即作为优选的方案，所述高速主动轴和高速从动轴相向设置的端部设有圆盘状结构或者螺旋桨结构。作为另一种优选的方案，所述低速主动轴和低速从动轴相向设置的端部设有圆盘状结构或者螺旋桨结构。

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。所述第一密闭箱和第二密闭箱内水凝胶的体积填充率为85-95%。

第一箱体和第二箱体结构可以相同，例如，包括端盖和底座。在所述端盖中心开有输入孔或者输出孔，所述输入孔和输出孔内安装有上述输入轴和输出轴，所述输入轴与上述输入孔之间、以及输出轴与上述输出孔之间安装有特氟龙垫片；在上述输入轴的输入齿轮的上面啮合配合安装有输入高速齿轮，所述输入高速齿轮内部通过键与高速主动轴相连，在上述输入轴的输入齿轮的下面啮合配合安装有输入低速齿轮，所述输入低速齿轮内部通过键与低速主动轴相连；在上述输出轴的输出齿轮的上面啮合配合安装有输出高速齿轮，所述输出高速齿轮内部通过键与高速从动轴相连，在上述输出轴的输出齿轮的下面啮合配合安装有输出低速齿轮，所述输出低速齿轮内部通过键与低速从动轴相连；上述端盖与底座通过螺纹连接，在上述端盖与上述底座之间安装有密封圈；通过密封圈能保证第一、第二箱体内的密封性，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。

所述输入齿轮、输入高速齿轮和输入低速齿轮同时设于第一箱体内，该第一箱体上分别设有供输入轴、高速主动轴、低速主动轴穿过的通孔；所述输出齿轮、输出高速齿轮和输出低速齿轮设于第二箱体内，该第二箱体上分别设有供输出轴、高速从动轴和低速从动轴穿过的通孔；所述第一密闭箱和第二密闭箱分别通过套设在高速主动轴、低速主动轴、高速从动轴和低速从动轴上的四个轴向密封件与所述第一箱体和第二箱体密封固定。

所述轴向密封件包括外壳以及套设在外壳与主动轴和从动轴之间的轴套；所述外壳与上述第一箱体中的左底座，密闭箱和上述第二箱体中的右底座分别通过螺纹连接，所述外壳内有上述主动轴和从动轴，外壳与主动轴和从动轴之间分别安装有轴套，在外壳与密闭箱螺纹连接的部位安装有密封圈，所述密封圈能防止密闭箱内的液体流出。

所述密闭箱包括：轴筒，所述轴筒两端通过螺纹分别安装有左盖和右盖，在左盖与轴筒之间和右盖与轴筒之间各安装有密封圈，在轴筒上有一螺纹孔，螺纹孔上安装有密封螺母，通过螺纹孔往密闭箱内装载液体。所述密闭箱中的液体，其状态随温度变化而发生改变，可以是温度高时为液体，温度低时为固体，也可以是温度高时为固体，温度低时为液体，如热逆性水凝胶。

所述传动装置中，第一箱体、第二箱体、密闭箱、外壳和齿轮以及主、从传动轴的材料均为具有生物兼容性的钛合金材料，也可以是ABS材料。

所述传动装置通过外界环境温度的变化来智能控制传动，实现溶液由液体到固体的转变，从而实现动力的通与断，可以在温度低时发挥作用，也可以在温度高时发挥作用，实现变速传动，只需要跟换液体的位置。

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。

所述传动装置可以实现减速传动，也可以实现加速传动，还可以是减速传动和加速传动的组合，只需要改变第一箱体和第二箱体中齿轮传动的齿数比，能实现二级调速。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）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。

（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。

（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传动和变速输出，实现高度智能化控制。

（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。

（5）传动装置内的水凝胶还能对传动装置进行缓冲吸振。

（6）本装置可以在温度低时发挥作用，也可以在温度高时发挥作用，适用于多种场合。

（7）本装置可以实现减速传动，也可以实现加速传动，还可以是减速传动和加速传动的组合。

附图说明

图1是本发明的一种基于水凝胶的智能温控变速传动装置结构示意图。

图2是本发明的第一箱体具体结构示意图。

图3是本发明的第二箱体具体结构示意图。

图4（a）是本发明的主动轴和从动轴端面的一种具体结构示意图。

图4（b）是本发明的主动轴和从动轴端面的另一种具体结构示意图。

图5是本发明的第一箱体与高速传动密闭箱之间的连接部分结构示意图。

图6（a）是本发明的一种工作过程示意图。

图6（b）是本发明的另一种工作过程示意图。

图中：1为输入轴，2为输入键，3为输入齿轮，4为第一箱体，5a为第一密闭箱，5b是第二密闭箱，6为第二箱体，7为输出齿轮，8为输出键，9为输出轴，10为连接部分，11为左端盖，12为特氟龙垫片，13为输入高速齿轮，14为高速主动轴，15为输入低速齿轮，16为低速主动轴，17为左底座，18为右端盖，19为输出低速齿轮，20为低速从动轴，21为输出高速齿轮，22为高速从动轴，23为右底座，24为右盖，25为轴筒，26为左盖，27为密封螺母，28为外壳，29为轴套，30为密封圈。

具体实施方式

如图1所示，一种基于水凝胶的智能温控变速传动装置，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智能温控变速传动部分。

输入端包括：输入轴1和输入齿轮3，输入轴1的前端（图1中为左端）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1的后端（图1中为右端）与输入齿轮3通过输入键2连接。

输出端包括：输出轴9和输出齿轮7，输出轴9的后端（图1中为右端）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9的前端（图1中为左端）与输出齿轮7通过输出键8连接。

智能温控变速传动部分包括：用于改变输入转速的第一箱体4，用于改变输出转速的第二箱体6，用于实现智能动力传动的温控传动部分和连接部分10。

如图2所示，第一箱体4包括：左端盖11和左底座17，在左端盖11中心开有一输入孔，输入孔内安装有上述输入轴1，输入轴1与上述输入孔之间安装有特氟龙垫片12，在上述输入轴1的输入齿轮3的上面啮合配合安装有输入高速齿轮13，输入高速齿轮13内部通过键与高速主动轴14相连，在上述输入轴1的输入齿轮3的下面啮合配合安装有输入低速齿轮15，输入低速齿轮15内部通过键与低速主动轴16相连，上述左端盖11与左底座17通过螺纹连接，在上述左端盖11与上述左底座17之间安装有密封圈；

如图3所示，第二箱体6包括：右端盖18和右底座23，在右端盖18中心开有一输出孔，输出孔内安装有上述输出轴9，输出轴9与上述输出孔之间安装有特氟龙垫片12，在上述输出轴9的输出齿轮7的上面啮合配合安装有输出高速齿轮21，输出高速齿轮21内部通过键与高速从动轴22相连，在上述输出轴9的输出齿轮7的下面啮合配合安装有输出低速齿轮19，输出低速齿轮19内部通过键与低速从动轴20相连，上述右端盖18与右底座23通过螺纹连接，在上述右端盖18与上述右底座23之间安装有密封圈，通过密封圈能保证第一、第二箱体内的密封性，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；

温控传动部分包括：第一密闭箱5a和第二密闭箱5b，上述主动轴的右端安装在第一和第二密闭箱内，上述从动轴的左端也安装在第一和第二密闭箱内，上述主动轴的右端与上述从动轴的左端正对，第一和第二密闭箱内填充有液体；

如图5所示，连接部分10有4个，分别安装在第一箱体4与第一密闭箱5a和第二密闭箱5b之间和第二箱体6与第一密闭箱5a和第二密闭箱5b之间，连接部分10包括：外壳28，外壳28两端分别与上述第一箱体4中的左底座17和第一密闭箱5a和第二密闭箱5b、第一密闭箱5a和第二密闭箱5b和上述第二箱体6中的右底座23分别通过螺纹连接；外壳28内有上述主动轴和从动轴，外壳28与主动轴和从动轴之间分别安装有轴套29，在外壳28与第一密闭箱5a和第二密闭箱5b螺纹连接的部位安装有密封圈30，所述密封圈能防止密闭箱内的液体流出。

主动轴的右端和从动轴的左端可以是与传动轴相同尺寸的截面形状，如图4（a）所示；也可以是尺寸更大的圆盘状结构，如图4（b）所示，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。或者，可采用在主动轴的右端和从动轴的左端设置螺旋桨结构或者类似螺旋桨的结构。

如图4（a）和图4（b）所示，为温控传动部分中第一密闭箱5a和第二密闭箱5b的具体结构示意图，包括：轴筒25，轴筒25两端通过螺纹分别安装有左盖26和右盖24，在左盖26与轴筒25之间和右盖24与轴筒25之间各安装有密封圈，在轴筒25上有一螺纹孔，螺纹孔上安装有密封螺母27，通过螺纹孔往密闭箱内装载液体。

第一和第二密闭箱中的液体，其状态随温度变化而发生改变，可以是温度高时为液体，温度低时为固体，也可以是温度高时为固体，温度低时为液体，如热逆性水凝胶。两个密闭箱体内分别装有不同性质的水凝胶，分别实现低温和高温的自动智能转换。

上述液体选择为明胶水凝胶和Pluronic F-127聚合物水凝胶的组合，第一密闭箱内盛装有Pluronic F-127水凝胶，第二密闭箱内盛装有明胶水，当温度高于60℃时，Pluronic F-127聚合物水凝胶由液体变成固体，明胶水凝胶由固体变成液体，第一密闭箱内高速从动轴开始工作，实现高温下动力传动；当温度降到35℃时，Pluronic F-127聚合物水凝胶由固体变成液体，明胶水凝胶由液体变成固体，第二密闭箱内的低俗从动轴开始工作，实现常规动力传动，通过温度变化来实现智能变速传动。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。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；明胶浓度大小，对明胶水凝胶的临界温度影响不大。对于Pluronic F-127聚合物水凝胶在20%重量百分比时，临界温度在50℃左右，如果浓度再低，需要的温度更高，相反浓度再高，温度可以降低，25%重量百分比时，临界温度在40℃左右。Pluronic F-127聚合物水凝胶中，Pluronic F-127聚合物的重量百分比浓度为15-30%。采用上述浓度时，Pluronic F-127聚合物水凝胶固化后，具有良好的强度。

传动装置中，第一箱体，第二箱体，密闭箱，外壳，齿轮以及主、从传动轴的材料均为具有生物兼容性的钛合金材料，也可以是ABS材料。

在工作时，密闭箱中的液体不加满（例如体积填充比为95%），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。

传动装置通过外界环境温度的变化来智能控制传动，实现溶液由液体到固体的转变，从而实现动力的通与断，可以在温度低时发挥作用，也可以在温度高时发挥作用，实现变速传动，只需要跟换液体的位置。

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。

传动装置可以实现减速传动，也可以实现加速传动，还可以是减速传动和加速传动的组合，只需要改变第一箱体和第二箱体中齿轮传动的齿数比，能实现二级调速。

当第二密闭箱中的液体为明胶，第二密闭箱中的液体为Pluronic F-127聚合物水凝胶时，如图6（a）所示，本发明的传动装置传动过程如下：把变速传动装置放在温度可变的环境中，在变速传动装置的输入端接上动力源，当温度为35℃时，动力通过输入轴1经输入键2将动力传给输入齿轮3，输入齿轮3带动输入低速齿轮15转动，输入低速齿轮15通过键带动低速主动轴16转动，由于此时明胶水凝胶为固体，低速主动轴16的转动通过明胶水凝胶传递给低速从动轴20，带动低速从动轴20转动，而此时尽管输入齿轮3也将力传给输入高速齿轮13，带动高速主动轴14转动，但由于Pluronic F-127聚合物水凝胶处于液体状态，无法将力传给高速从动轴22，所以只有低速从动轴20通过键将力传给输出低速齿轮19，然后把力传给输出齿轮7，输出齿轮7通过输出键8带动输出轴9转动，完成由输入轴1到输出轴9的变速动力传递过程，如图6（a）所示；当温度升高到60℃时，在这个过程中，明胶水凝胶慢慢由固体变成液体，使得动力无法通过明胶水凝胶传给低速从动轴20，实现低速主动轴16与低速从动轴20的动力分离，就像离合器一样，而Pluronic F-127聚合物水凝胶则刚好相反，由液体状态慢慢变成固体，动力经高速主动轴14后，由PluronicF-127聚合物传给高速从动轴22，带动高速从动轴22转动，动力经键传给输出高速齿轮21，通过齿轮啮合作用传给输出齿轮7，最后输出齿轮7通过输出键8带动输出轴9转动，完成由输入轴1到输出轴9的变速动力传递过程，如图6（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变速传动输出。

例如，可以把本装置装在通风系统中，在正常情况下，温度比较低，低速轴工作，实现正常情况下的通风功能，当遇到高温（如火灾），这时由于温度的升高，导致低速轴停止工作，高速轴自动工作，加快输出转速，实现快速通风，加速空气的流动，特别是烟，本装置安全可靠，工作稳定，提高了人逃生的可能性，大大降低了火灾事故带来的损失。

Claims (10)

1.一种基于水凝胶的智能温控变速传动装置，包括用于动力传入的输入端、用于动力传出的输出端、以及在输入端和输出端进行传动的智能温控变速传动部分，其特征在于：所述智能温控变速传动部分包括：

第一密闭箱（5a），该密闭箱内盛放有第一水凝胶；

第二密闭箱（5b），该密闭箱内盛放有第二水凝胶；

所述第一水凝胶在温度T1时为固体，在温度T2是为液体；所述第二水凝胶在温度T1时为液体，在温度T2是为固体；且T1＞T2；

同轴设置的高速主动轴（14）和高速从动轴（22），该高速主动轴和高速从动轴相向设置的端部分别插入到第一密闭箱（5a）内，且被第一水凝胶包覆；

同轴设置的低速主动轴（16）和低速从动轴（20），该低速主动轴和低速从动轴相向设置的端部分别插入到第二密闭箱（5b）内，且被第二水凝胶包覆；

所述高速主动轴（14）和低速主动轴（16）分别与输入端相连；所述高速从动轴和低速从动轴分别与输出端相连。

2.根据权利要求1所述的基于水凝胶的智能温控变速传动装置，其特征在于：所述输入端包括输入轴（1）、以及固定于输入轴端部的输入齿轮（3）；所述高速主动轴（14）另一端固定有与所述输入齿轮（3）啮合的输入高速齿轮（13），输入高速齿轮与输入齿轮的齿数比小于1；所述低速主动轴（16）另一端固定有与所述输入齿轮（3）啮合的输入低速齿轮（15），输入低速齿轮与输入齿轮的齿数比大于1。

3.根据权利要求2所述的基于水凝胶的智能温控变速传动装置，其特征在于：所述输出端包括输出轴（9）、以及固定于输出轴端部的输出齿轮（7）；所述高速从动轴（22）另一端固定有与所述输出齿轮（7）啮合的输出高速齿轮（21），输出高速齿轮与输出齿轮的齿数比小于1；所述低速从动轴（20）固定有与所述输出齿轮（7）啮合的输出低速齿轮（19），输出低速齿轮与输出齿轮的齿数比大于1。

4.根据权利要求1所述的基于水凝胶的智能温控变速传动装置，其特征在于：所述第一水凝胶为Pluronic F-127聚合物水凝胶；所述第二水凝胶为明胶水凝胶。

5.根据权利要求4所述的基于水凝胶的智能温控变速传动装置，其特征在于：所述Pluronic F-127聚合物水凝胶中Pluronic F-127聚合物的重量百分比浓度为15-30%。

6.根据权利要求4所述的基于水凝胶的智能温控变速传动装置，其特征在于：所述明胶水凝胶中明胶的重量百分比浓度为3-4%。

7.根据权利要求1所述的基于水凝胶的智能温控变速传动装置，其特征在于：所述高速主动轴（14）和高速从动轴（22）相向设置的端部设有圆盘状结构或者螺旋桨结构。

8.根据权利要求1所述的基于水凝胶的智能温控变速传动装置，其特征在于：所述低速主动轴（16）和低速从动轴（20）相向设置的端部设有圆盘状结构或者螺旋桨结构。

9.根据权利要求1所述的基于水凝胶的智能温控变速传动装置，其特征在于：水凝胶为液态时，所述第一密闭箱（5a）和第二密闭箱（5b）内水凝胶的体积填充率为85-95%。

10.根据权利要求3所述的基于水凝胶的智能温控变速传动装置，其特征在于：

所述输入齿轮（3）、输入高速齿轮（13）和输入低速齿轮（15）同时设于第一箱体（4）内，该第一箱体上分别设有供输入轴（1）、高速主动轴（14）、低速主动轴（16）穿过的通孔；所述输出齿轮（7）、输出高速齿轮（21）和输出低速齿轮（19）设于第二箱体（6）内，该第二箱体上分别设有供输出轴（9）、高速从动轴（22）和低速从动轴（20）穿过的通孔；

所述第一密闭箱（5a）和第二密闭箱（5b）分别通过套设在高速主动轴（14）、低速主动轴（16）、高速从动轴（22）和低速从动轴（20）上的四个轴向密封件与所述第一箱体（4）和第二箱体（6）密封固定。