[发明专利]一种基于水凝胶的智能温控变速传动装置

说明书

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