CN103953711A - 一种基于水凝胶的高温控制传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水凝胶的高温控制传动装置，包括输入端、输出端、以及对输入端和输出端进行传动和控制的高温控制传动部分，高温控制传动部分包括：密闭箱，该密闭箱内盛装有水凝胶，水凝胶在高温下为固体，在低温下为液体；主动轴，该主动轴一端插入到所述密闭箱内，该端端部被所述水凝胶包覆；从动轴，该从动轴一端插入到所述密闭箱内，该端端部被所述水凝胶包覆，同时从动轴和主动轴同轴设置。本发明工作可靠，结构简单，不需要外部提供能量。本发明可以是正常情况下，处于高温下工作，在温度低时发挥作用，实现动力分离，起到低温保护作用，也可以是正常情况下，在低温下不工作，在温度高时发挥作用，实现某种特定功能，适用于多种场合。

Description

一种基于水凝胶的高温控制传动装置

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高温控制传动装置。

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，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。

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。

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

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高温控制传动装置，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，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。

一种基于水凝胶的高温控制传动装置，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和控制的高温控制传动部分，所述高温控制传动部分包括：

密闭箱，该密闭箱内盛装有水凝胶，所述水凝胶在高温下为固体，在低温下为液体；

主动轴，该主动轴一端插入到所述密闭箱内，该端端部被所述水凝胶包覆，主动轴另一端与输入端相连；

从动轴，该从动轴一端插入到所述密闭箱内，该端端部被所述水凝胶包覆，从动轴另一端与输出端相连，同时所述从动轴和主动轴同轴设置。

所述密闭箱中的水凝胶，其状态随温度变化而发生改变，温度低时为液体，温度高时为固体。

作为优选，所述水凝胶为Pluronic F-127聚合物水凝胶、壳聚糖水凝胶。壳聚糖水凝胶强度相对较小，仅适于一些对强度要求不高的场合。当使用在强度较高的场合时，作为进一步优选，上述水凝胶选择为PluronicF-127聚合物水凝胶，当温度高于60℃时，Pluronic F-127聚合物水凝胶由液体变成固体，实现常规动力传动，当温度降到0℃时，Pluronic F-127聚合物水凝胶由固体变成液体，实现动力断开，通过温度变化来实现智能动力传动。其实，当温度高于37℃时，Pluronic F-127聚合物水凝胶就已经变成固态水凝胶，只是强度不够高，对于需要力矩不是很大的场合，温度转变点可以降低，不需要60℃；当温度低于20℃时，Pluronic F-127聚合物水凝胶就已经变成液体，只是还有粘性，当温度在0℃时，可以认为是此时溶液就是水溶液。Pluronic F-127聚合物水凝胶的固液转变温度随浓度变化而变化，浓度越高，其转变温度越低，对于20wt%的Pluronic F-127溶液，在40℃左右时，实现液体到固体的转变，温度越高，其强度越高，浓度越高，其强度也越高，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，使得本发明可以运用到多个场合下。作为更进一步优选，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20-25%；更进一步优选为20%。

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，所述密闭箱内水凝胶的体积填充率为85-95%。

上述主动轴的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，保证当水凝胶由液体变成固体时，有更大的摩擦力，使得传动更加可靠。作为另一种优选，所述主动轴和从动轴相向设置的端部分别设有螺旋桨结构。螺旋桨内桨叶的数量以及形状大小，均可根据实际需要确定，例如对于控制精度要求较高的场合，可适当增加桨叶的数量和桨叶沿传动轴轴向的宽度，桨叶的数量一般为2-8个。

输入端和输出端可采用多种传动结构，作为优选，所述输入端包括：输入轴、以及与输入轴端部固定的输入齿轮；所述主动轴的另一端设有输入调速齿轮；所述输入齿轮与输入调速齿轮啮合传动。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通过输入键连接。

所述输出端包括：输出轴、以及与输出轴端部固定的输出齿轮；所述从动轴的另一端设有输出调速齿轮；所述输出齿轮和输出调速齿轮啮合传动。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通过输出键连接。

为提高密封箱的密封性，作为优选，所述输入齿轮与输入调速齿轮设于第一箱体内，第一箱体上分别设有供所述输入轴和主动轴端部穿过的通孔；所述输出齿轮和输出调速齿轮设于第二箱体内，第二箱体上分别设有供所述从动轴和输出轴端部穿过的通孔；所述第一箱体和第二箱体分别通过套设在主动轴和从动轴上的两个轴向密封件与密闭箱轴向密封连接。

所述轴向密封件包括：两端分别与第一箱体和密封箱、或者与第二箱体和密封箱螺纹连接的外壳；设置在主动轴或从动轴与外壳之间的轴套；所述密封箱与主动轴和从动轴同时设有密封圈。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。

所述第一箱体包括：第一端盖和第一底座，在所述第一端盖上开有一输入孔，所述输入孔内安装有上述输入轴，所述输入轴与上述输入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调速齿轮，所述输入调速齿轮内部通过键与主动轴相连，上述第一端盖与第一底座通过螺纹连接，在上述第一端盖与上述第一底座之间安装有密封圈；

所述第二箱体包括：第二端盖和第二底座，在所述第二端盖上开有一输出孔，所述输出孔内安装有上述输出轴，所述输出轴与上述输出孔之间安装有特氟龙垫片，在上述输出轴的输出齿轮的上面啮合配合安装有输出调速齿轮，所述输出调速齿轮内部通过键与从动轴相连，上述右端盖与右底座通过螺纹连接，在上述第二端盖与上述第二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。

密闭箱，上述主动轴的一端安装在所述密闭箱内，上述从动轴的一端也安装在所述密闭箱内，上述主动轴和从动轴的相向设置的端部相互对正，所述密闭箱内填充有液体。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、从传动轴的材料可以是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。

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，处于高温下工作，在温度低时发挥作用，实现动力分离，起到低温保护作用，也可以是正常情况下，在低温下不工作，在温度高时发挥作用，实现某种特定功能。

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，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。

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变速传动输出，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）本装置可以是正常情况下，处于高温下工作，在温度低时发挥作用，实现动力分离，起到低温保护作用，也可以是正常情况下，在低温下不工作，在温度高时发挥作用，实现某种特定功能，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。

附图说明

图1是本发明的基于水凝胶的高温控制传动装置结构示意图。

图2（a）是本发明的基于水凝胶的高温控制传动装置的第二种结构示意图。

图2（b）是本发明的基于水凝胶的高温控制传动装置的第三种结构示意图。

图3（a）是图1中所示基于水凝胶的高温控制传动装置的密闭箱的一种具体结构示意图。

图3（b）是图1中所示基于水凝胶的高温控制传动装置的密闭箱的另一种具体结构示意图。

图4（a）和图4（b）是本发明的两种工作过程示意图。

图中：1为输入轴，2为特氟龙垫片，3为输入键，4为输入齿轮，5为第一端盖，6为主动轴，7为输入调速齿轮，8为输出调速齿轮，9为从动轴，10为第二端盖，11为输出齿轮，12为输出键，13为输出轴，14为第二底座，15为外壳，16为轴套，17为密闭箱，18为密封圈，19为第一底座，20为左盖，21为轴筒，22为密封螺母，23为右盖。

具体实施方式

如图1所示，一种基于水凝胶的高温控制传动装置，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高温控制传动部分。

输入端包括：输入轴1和输入齿轮4，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4通过输入键3连接。

输出端包括：输出轴13和输出齿轮11，输出轴13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13的前端（图1中为左端）与输出齿轮11通过输出键12连接。

高温控制传动部分包括：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，用于实现智能动力通断控制的温控传动部分和连接部分：

第一箱体包括：第一端盖5和第一底座19，在第一端盖5上开有一输入孔，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2，在上述输入轴1的输入齿轮4的上面啮合配合安装有输入调速齿轮7，输入调速齿轮7内部通过键与主动轴6相连，上述第一端盖5与第一底座19通过螺纹连接，在上述第一端盖5与上述第一底座19之间安装有密封圈；

第二箱体包括：第二端盖10和第二底座14，在第二端盖10上开有一输出孔，输出孔内安装有上述输出轴13，输出轴13与上述输出孔之间安装有特氟龙垫片2，在上述输出轴13的输出齿轮11的上面啮合配合安装有输出调速齿轮8，输出调速齿轮8内部通过键与从动轴9相连，上述第二端盖10与第二底座14通过螺纹连接，在上述第二端盖10与上述第二底座14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：密闭箱17，上述主动轴6的右端安装在密闭箱17内，上述从动轴9的左端也安装在密闭箱17内，上述主动轴6的右端与上述从动轴9的左端正对，密闭箱17内填充有液体；

连接部分有2个，分别安装在第一箱体与密闭箱17之间和第二箱体与密闭箱17之间，包括：外壳15，外壳15与上述第一箱体中的第一底座19，外壳15与上述第二箱体中的第二底座14分别通过螺纹连接，外壳15内有上述主动轴6和从动轴9，外壳15与主动轴6和从动轴9之间分别安装有轴套16，在外壳15与密闭箱17螺纹连接的部位安装有密封圈18，密封圈18能防止密闭箱17内的液体流出。

作为优选，上述主动轴6的右端和从动轴9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17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，也可以根据控制精度，选择在主动轴6的右端和从动轴9的左端安装或者直接加工螺旋桨结构，进一步增加主动轴6和从动轴9与密闭箱17内的物料的抓合力。

如图3（a）和图3（b）所示，密闭箱17包括：轴筒21、左盖20和右盖23，轴筒21两端通过螺纹分别与左盖20和右盖23固定安装，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。

密闭箱17中的液体，其状态随温度变化而发生改变，温度低时为液体，温度高时为固体，如热逆性水凝胶。

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：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；壳聚糖是由葡糖胺和N-乙酰基葡糖胺组成的自然界中唯一的碱性多糖，是由甲壳素经脱乙酰后得到的一种线性粘多糖，在溶液状态下，线性壳聚糖链均匀分散在溶剂中，通过交联反应形成三维结构的网状结构，转变成凝胶状态，其可以通过物理的方法交联得到壳聚糖接枝共聚物，它是一种热可逆性水凝胶，在37℃时，形成水凝胶，在20℃时，聚合物溶解。

上述液体选择为Pluronic F-127聚合物水凝胶，当温度高于60℃时，Pluronic F-127聚合物由液体变成固体，实现常规动力传动，当温度降到0℃时，Pluronic F-127聚合物水凝胶由固体变成液体，实现动力断开，通过温度变化来实现智能动力传动。其实，当温度高于37℃时，Pluronic F-127聚合物水凝胶就已经变成固体水凝胶，只是强度不够高，对于需要力矩不是很大的场合，温度转变点可以降低，不需要60℃；当温度低于20℃时，Pluronic F-127聚合物水凝胶就已经变成液体，只是还有粘性，当温度在0℃时，可以认为是此时溶液就是水溶液。Pluronic F-127聚合物水凝胶的固液转变温度随浓度变化而变化，浓度越高，其转变温度越低，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，使得本发明可以运用到多个场合下。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，作为优选，所述PluronicF-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、从传动轴的材料可以是具有生物兼容性的钛合金材料，也可以是ABS材料。

图1中，输入轴1、主动轴6、从动轴9和输出轴13相互平行设置，输入轴1和输出轴13位于主动轴6和从动轴9的下方，输入轴1、主动轴6分别设于输入齿轮4和输入调速齿轮7所在的平面的两侧，通过输入齿轮4和输入调速齿轮7齿轮啮合传动；通过调整输入调速齿轮7与输入齿轮4的齿数比，可实现对主动轴6输入转速的调整。主动轴6、从动轴9同轴设置。从动轴9和输出轴13分别设于输出调速齿轮8和输出齿轮12所在的平面两侧，通过输出调速齿轮8和输出齿轮12齿轮啮合传动；通过调整输出调速齿轮8和输出齿轮12的齿数比，可实现对输出轴13输出转速的调整。

如图1、图2（a）和图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（a）中为从动轴9和输出轴13设置在输出齿轮11和输出调速齿轮8所在的平面的一侧，图2（a）适合于反向传递动力的场合。图2（b）中，从动轴9和输出轴13设置在输出齿轮11和输出调速齿轮8所在的平面的一侧；同时输入轴1和主动轴6位于输入齿轮4、输入调速齿轮7所在的平面一侧，同时输出轴13和输入轴1位于从动轴9和主动轴6的两侧，图2（b）适合于横向距离小，纵向传递动力的场合。

在工作时，密闭箱中的液体不加满（例如液态体积填充比为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动力传动的通断，可以是正常情况下，处于高温下工作，在温度低时发挥作用，实现动力分离，当温度升高到指定温度时，继续工作，起到温度调控的作用；也可以是正常情况下，在低温下不工作，在温度高时发挥作用，实现某种特定功能，例如豹在捕猎时，其瞬时速度很快，但耐久力不行，主要原因是其奔跑时间一长，体内温度升高，导致血液供应不足，所以不得不停下脚步，如果把本方面的装置结合相关装置做成一个生物辅助供液系统植入到豹体内，就可以做到当豹奔跑时，温度升高，高温控制传动装置工作，促进体内血液循环，实现血液供应，导致豹能奔跑更长的时间，大大提高豹捕猎的成功率；也可以安装在公交车辆上，位于发动机输出轴后，另外建立一支路，本装置后连接通风系统或制冷系统，在正常情况下，温度是室温，本装置内的溶液为液体，即不传动动力，通风系统或制冷系统不工作，当遇到高温天气，或者公交车内温度很高时，本装置内的溶液自动由液体变成固体，实现动力由发动机到通风系统或制冷系统的传递，即实现通风系统或制冷系统的制动工作，相比于靠温度检测来控制通风系统或制冷系统的控制电路来说，本装置结构简单，工作更加可靠，更安全。

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，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。

如图4（a）和4（b）所示，本发明的传动装置传动过程如下：

当传动装置密闭箱中的液体为Pluronic F-127聚合物水凝胶，处在高温环境（大于60℃）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1经输入键3将动力传给输入齿轮4，输入齿轮4带动输入调速齿轮7转动，输入调速齿轮7通过键带动主动轴6转动，由于此时Pluronic F-127聚合物水凝胶为固体，主动轴6的转动通过PluronicF-127聚合物水凝胶传递给从动轴9，带动从动轴9转动，从动轴9通过键将力传给输出调速齿轮8，然后把力传给输出齿轮11，输出齿轮11通过输出键12带动输出轴13转动，完成由输入轴1到输出轴13的变速动力传递过程；当温度降低到20℃时，在这个过程中，Pluronic F-127聚合物水凝胶慢慢由固体变成液体，温度降低到0℃以下时Pluronic F-127聚合物水凝胶粘度非常小，使得动力无法通过Pluronic F-127聚合物水凝胶经主动轴6传给从动轴9，实现主动轴6与从动轴9的动力分离，就像离合器一样实现动力分离，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。

当传动装置处于低温环境下时，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1经输入键3将动力传给输入齿轮4，输入齿轮4带动输入调速齿轮7转动，输入调速齿轮7通过键带动主动轴6转动，由于此时Pluronic F-127聚合物水凝胶为液体状态，使得动力无法通过Pluronic F-127聚合物水凝胶经主动轴6传给从动轴9，此时无动力输出；当环境温度升高到55℃以上时，在这个过程中，Pluronic F-127聚合物水凝胶慢慢由液体变成固体，60℃以上时，Pluronic F-127聚合物水凝胶变成固体，使得主动轴6的转动通过Pluronic F-127聚合物传递给从动轴9，带动从动轴9转动，从动轴9通过键将力传给输出调速齿轮8，然后把力传给输出齿轮11，输出齿轮11通过输出键12带动输出轴13转动，完成由输入轴1到输出轴13的变速动力传递过程，如图4（a）所示，完成在高温下的某种特定功能。

Claims (10)

1.一种基于水凝胶的高温控制传动装置，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和控制的高温控制传动部分，其特征在于：所述高温控制传动部分包括：

密闭箱（17），该密闭箱（17）内盛装有水凝胶，所述水凝胶在高温下为固体，在低温下为液体；

主动轴（6），该主动轴一端插入到所述密闭箱（17）内，该端端部被所述水凝胶包覆，主动轴另一端与输入端相连；

从动轴（9），该从动轴一端插入到所述密闭箱（17）内，该端端部被所述水凝胶包覆，从动轴另一端与输出端相连，同时所述从动轴（9）和主动轴（6）同轴设置。

2.根据权利要求1所述的基于水凝胶的高温控制传动装置，其特征在于：所述水凝胶为Pluronic F-127聚合物水凝胶、壳聚糖水凝胶。

3.根据权利要求1所述的基于水凝胶的高温控制传动装置，其特征在于：所述水凝胶为Pluronic F-127聚合物水凝胶，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%。

4.根据权利要求1所述的基于水凝胶的高温控制传动装置，其特征在于：水凝胶呈液态时，所述密闭箱（17）内水凝胶的体积填充率为85-95%。

5.根据权利要求1所述的基于水凝胶的高温控制传动装置，其特征在于：所述主动轴（6）和从动轴（9）相向设置的端部分别设有相互对正的圆盘状结构。

6.根据权利要求1所述的基于水凝胶的高温控制传动装置，其特征在于：所述主动轴（6）和从动轴（9）相向设置的端部分别设有螺旋桨结构。

7.根据权利要求1-6任一权项所述的基于水凝胶的高温控制传动装置，其特征在于：所述输入端包括：输入轴（1）、以及与输入轴端部固定的输入齿轮（4）；所述主动轴（6）的另一端设有输入调速齿轮（7）；所述输入齿轮（4）与输入调速齿轮（7）啮合传动。

8.根据权利要求7所述的基于水凝胶的高温控制传动装置，其特征在于：所述输出端包括：输出轴（13）、以及与输出轴端部固定的输出齿轮（11）；所述从动轴（9）的另一端设有输出调速齿轮（8）；所述输出齿轮（11）和输出调速齿轮（8）啮合传动。

9.根据权利要求8所述的基于水凝胶的高温控制传动装置，其特征在于：所述输入齿轮（4）与输入调速齿轮（7）设于第一箱体内，第一箱体上分别设有供所述输入轴（1）和主动轴（6）端部穿过的通孔；所述输出齿轮（11）和输出调速齿轮（8）设于第二箱体内，第二箱体上分别设有供所述从动轴（9）和输出轴（13）端部穿过的通孔；所述第一箱体和第二箱体分别通过套设在主动轴（6）和从动轴（9）上的两个轴向密封件与密闭箱（17）轴向密封连接。

10.根据权利要求9所述的基于水凝胶的高温控制传动装置，其特征在于：所述轴向密封件包括：

两端分别与第一箱体和密封箱（17）、或者与第二箱体和密封箱（17）螺纹连接的外壳（15）；

设置在主动轴（6）或从动轴（9）与外壳（15）之间的轴套（16）；

所述密封箱（17）与主动轴（6）和从动轴（9）同时设有密封圈（18）。