CN101440864A - 效率杠杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种效率杠杆，属于杠杆组合系统，提供一种以杠杆主动臂与杠杆被动臂比之间乘积结构关系的效率杠杆系统结构，通过杠杆支点力作为主动力作用另一杠杆的杠杆作用杠杆形式，使后一杠杆支点力与前一杠杆支点力比为主动臂与被动臂比或多杠杆支点力这一比的乘积，获得杠杆作用效率大于单杠杆的效率杠杆系统，在适合杠杆应用的场合，以效率杠杆提高杠杆作用效率，达到单杠杆达不到的杠杆效率的加速作用目的。

Description

效率杠杆

技术领域：

本发明属于杠杆组合系统。

技术背景：

杠杆在传统中形式有：1、单杠杆，杠杆特征有三力两臂，即主动力、被动力、支点力、主动臂和被动臂、主动臂大于被动臂，2、齿轮，3、滑轮，4、液压，5、汽动，6、单杠杆的非力臂比乘积结构连动系统，7、杠杆作用杠杆产生力臂比之积的效率存在没有被识读及按此规律组合杠杆系统缺失，典型实例如活塞发动机和只考虑速比忽略力比的轮系，8、缺失高于单杠杆效率的杠杆(系统)。

针对组合杠杆系统结构和概念缺失杠杆效率的现状，所造成的更多应用组合杠杆缺失，本实用新型人认为应该首先补充效率杠杆系统结构联接关系的概念或定义缺失，才能解决组合杠杆中效率杠杆结构缺失问题，既重新认识杠杆历史，又能以规律结构推理杠杆组合系统的正确发展，并结合张全效率杠杆结构系统的应用实例，展示张全效率杠杆应用价值。

发明内容：

目的：在于认识缸体与杠杆组合效率杠杆系统及应用。效率杠杆的由来，是八十年代张全通过对双滑块、

诸元(包括齿轮)及(蝶式)发动机结构创造中，发现通过缸体对杠杆作用杠杆排列，可以产生一个杠杆(齿轮或液压杠或连杆)支点直接推动另一杠杆(曲轴)的、提高力(矩)效率的、杠杆效率连接结构系统关系，并由此总结出：

效率杠杆：主要包括缸体1与杠杆2组合，辅助缸体用或滑动或啮合或铰接排列悬动杠杆，把悬动杠杆支点变为输入另一杠杆的主动力，使杠杆与杠杆结构关系成为杠杆支点输出力是杠杆主动输入力的(两个以上多杠杆)力臂比乘积倍数的效率杠杆结构系统；其中：a、力臂比是杠杆主动臂与被动臂比，上一个悬动杠杆支点力作为下一杠杆主动力，两杠杆的力臂比必然乘积而放大杠杆作用，产生效率杠杆结构系统，其中当每个杠杆力臂比相同时、为等比数列效率杠杆结构系统；b、支点力是指单杠杆上撬动力与支点力中的任一，当两力中有一个作为对另一杠杆的主动力输入时，另一力依缸体而定；c、后一杠杆支点力与前一杠杆支点力的比为主动臂与被动臂比或多杠杆这一比的乘积；d、杠杆与杠杆或杠杆与缸体在互作用力位置互相依定连接只存在或可滑动或啮合或铰接的连接；e、效率杠杆是围绕力臂比之积为放大杠杆力倍数的可以包括等比数列杠杆结构的杠杆结构系统，效率可变，按需设计，(等比)放大或缩小力(矩)钧可；f、杠杆结构可以是二力杆、滑块、曲轴、行星架、齿轮、杠杆、液压杠杆；g、缸体结构具有组合性和变形性，如齿轮、轴套、缸体、液压杆、板、火柴盒形、组合；h、牵涉铰接处用销连；i、效率杠杆轴节形的转动助矩联轴器中，①行星布置的浮动支点(阶梯)行星齿轮杠杆个数可以不限，只要能完成效率杠杆需要就可以；②在缸体与效率杠杆之间可设离合开关，既可以使缸体与效率杠杆整体转、不产杠杆效率，也可以使缸体静止产生杠杆效率；③轴向构件间可以是平面副接触；j、杠杆中依缸体而定的力缺失时，杠杆变为失去力臂的二力杆被缸体排列的相邻作用杠杆(包括等价作用或二力杆)通过或铰接或啮合夹在中间浮动传动，会损失或丧失杠杆效率，属不完全杠杆作用杠杆的待改进状态，如连杆曲轴发动机是丧夫杠杆效率的类效率杠杆系统；

与传统杠杆的区别：杠杆支点作用杠杆的效率杠杆系统的张全效率杠杆(系统)区别希腊杠杆的单杠杆和单杠杆非效率结构连动(系统)；滑轮是动态杠杆软结构，本实用新型效率杠杆是动态杠杆硬结构；传统齿轮或轮系是连续杠杆但缺悬浮动态齿轮的活支点应用。

附图说明：

图1是效率杠杆双侧杠杆模块，图2是图1俯视图，图3是效率杠杆单侧杠杆模块，图4是效率杠杆转向助矩联轴器，图5是图1理论结构关系图，图6是图4理论结构关系的串联结构关系图，图7是在图4中加入行星架杠杆的效率杠杆转向助矩联轴器的理论结构关系图，图8和图9是图4和图7以加入的行星架杠杆为转动助力器输出轴的理论结构图。

图中：1缸体，2杠杆，3铰接或铰接的销或铰接的行星架或其它件，

具体实施方式：

本发明是这样实现的：主要包括缸体1和杠杆2，按效率杠杆结构系统连接定义组合而成。

实施例1：效率杠杆双侧杠杆模块，如图1和图2、所示：

1：缸体1：缸体是带有销孔的长方形板，

2：杠杆2：杠杆2为侧面存在“7”字形的杠杆，无弯头一端有销孔，

3：销3；

效率杠杆双侧杠杆模块结构关系：“7”字形杠杆平行置于缸体1上，直头一端按两侧通过销3可转动支承在缸体1上，弯头一端位于搭接杠杆动支点传递主动力位置；因杠杆作用杠杆，所以杠杆数不能少于两个，推理出的多杠杆的搭接可以达到推动地球的效果，如用动量推动；

销3可以两端都铰接在缸体1上，但缸体1需是火柴盒形或平行四边盒形，以便支撑销两端；

各杠杆支点力、合力以简化为等比数列为例计算：参考图1、图2的结构原理图5：其中：1、缸体，2、杠杆，3、杠杆与缸体铰接处，4、杠杆间支点力位置，a和b表示力臂，a：被动臂，b：主动臂；P表示支点处力；

P_支1为初始输入杠杆力或上一级支点力

P_支2＝P_支1(1+b/a)，杠杆P_支1的支点输出力

P_支3＝P_支2(1+b/a)＝P_支1(1+b/a)²，杠杆P_支2的支点输出力

P_支4＝P_支3(1+b/a)＝P_支1(1+b/a)³，杠杆P_支3的支点输出力

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P_支n＝P_支n-1(1+b/a)＝P_支1(1+b/a)^n-1，杠杆P_支-1的支点输出力，即第N个支点力是之前所有支点连动杠杆的杠杆力臂比之积倍的初始力；

P_支1到P_支n构成比数为(1+b/a)的等比数列，

用途：顶、推、压、冲、拉伸、整形、成形、印、剪、切、撞、寸、应力集中、动量、量衡、。。。场合

实施例2：效率杠杆单侧杠杆摸块结构，见图3所示：1、缸体1，板形，2、杠杆2，3、销3，

效率杠杆单侧杠杆摸块结构关系：两杠杆2同侧由销3铰接在缸体1上，其中下方杠杆2的主动力位置对应上方杠杆2的支点力位置；

支点力计算：设a和a′为被动臂，b和b′为主动臂，

P_支1为初始输入力，

P_支2＝P_支1(1+b/a)

P_支3＝P_支2(1+b′/a′)＝P_支1(1+b/a)(1+b′/a′)

当a＝a′，b＝b′时，P_支3＝P_支1(1+b/a)²

P_支3为输出力。

实施例3：效率杠杆转向助矩联轴器，见图4所示：

1、缸体1：沿杯底中轴线带轴孔的杯壁为内齿轮杯形缸体1与另一沿杯底中轴线带轴孔的杯形轴套缸体1、同轴线对扣成完整缸体1；

2、杠杆2：定轴中心外齿轮杠杆2，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2(浮动工字形行星齿轮)，定轴内齿轮杠杆2。

3、可以放浮动中心齿轮的空间位置

4、缸体1与杠杆2的离合螺丝

效率杠杆转向助矩联轴器结构关系：定轴中心外齿轮杠杆2的轴转动安装在带有内齿轮的杯形缸体1上的轴孔中，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2在定轴中心外齿轮杠杆2与带有内齿轮的杯形缸体1之间同时啮合，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2与带有内齿轮的杯形缸体1的杯底构成平面副接触，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2上的支点齿轮部分与定轴内齿轮杠杆2啮合，支点齿轮端面与定轴内齿轮杠杆2内端面平面副相接，定轴内齿轮杠杆2转动安装在无齿轮杯形轴套缸体1中；

其中，缸体1与杠杆2之间可设离合开关4，既可以使缸体1随杠杆2整体转动、不产生杠杆效率，也可以使缸体1静止，产生杠杆效率；如图4中，在缸体径向并透过缸体，设置螺丝4，扭动螺丝4，松放杠杆2，就可以完成缸体1与杠杆2的离合；

当转动定轴中心外齿轮杠杆2时，就会使浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2输出支点力，啮合定轴内齿轮杠杆2，使之输出力臂比之积，放大输入力，产生旋动杠杆效率，逐级增加可达到扭动地球效果，参考图6；

图6是图4的串联结构原理图，参考实施例1，a和A为被动臂、b和B为主动臂，输出支点力的计算如下：

设支点阶梯齿轮杠杆2中支点齿轮半径小于浮动行星齿轮半径，

P_支1＝(P₁+P₂)＝P₁+b/aP₁＝P₁(1+b/a)

P_支2＝P_支1·B/A+b/a·B/AP_支1＝P₁·(B/A)·(1+b/a)²

P_支3＝P_支2·B/A+b/a·B/AP_支2＝P_支2·B/A(1+b/a)＝P₁·(B/A)²·(1+b/a)³

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P_支n＝P_支n-1·B/A(1+b/a)＝P₁·(B/A)^n-1·(1+b/a)ⁿ

其中：

P₁是第一级齿轮杠杆输入啮合力

P₂是第一级齿轮杠杆撬动啮合力

P_支是输入啮合力与撬动啮合力之和或作用到下一杠杆的啮合力

P_支1是第一级输入啮合力与撬动啮合力之和

P_支2是第二级输入啮合力与撬动啮合力之和

P_支3是第三级输入啮合力与撬动啮合力之和

P_支n是第n级输入啮合力与撬动啮合力之和

效率杠杆结构等比常数为：B/A(1+b/a)

用途：转向助力、传动轴助力、轴助力、卷拉、卷伸、卷压、卷切、卷冲、……

实施例4：效率杠杆转向助矩联轴器，见图7所示：

1、缸体1：沿杯底中轴线带轴孔的杯壁为内齿轮杯形缸体1与另一沿杯底中轴线带轴孔的杯形轴套缸体1、同轴线对扣成完整缸体1；

2、杠杆2：定轴中心外齿轮杠杆2，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2(浮动工字形行星齿轮)，定轴内齿轮杠杆2；

3、行星架2：

效率杠杆定义转向助矩联轴器结构关系：如图7所示：定轴中心外齿轮杠杆2的轴转动安装在带有内齿轮的杯形缸体1上的轴孔中，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2在定轴中心外齿轮杠杆2与带有内齿轮的杯形缸体1之间同时啮合，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2与带有内齿轮的杯形缸体1的杯底构成平面副接触，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2上的支点齿轮部分与定轴内齿轮杠杆2啮合，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2依中轴铰接在行星架2上，行星架2中轴转动支承在定轴内齿轮杠杆2中轴孔中，定轴内齿轮杠杆2转动安装在无齿轮杯形轴套缸体1中；

其中，缸体1与杠杆2之间可设离合开关，既可以使缸体1随杠杆2整体转动、不产生杠杆效率，也可以使缸体1静止，产生杠杆效率；

当转动定轴中心外齿轮杠杆2时，就会使浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2输出支点力，啮合定轴内齿轮杠杆2，使之输出力臂比之积，放大输入力，产生旋动杠杆效率，逐级增加可达到扭动地球效果，参考图6；

因为在实施例3中加入行星架2并不改变支点力计算，所以参考图6是图4的串联结构原理图，a和A为被动臂、b和B为主动臂，输出支点力的计算如下：

设支点阶梯齿轮杠杆2中支点齿轮半径小于浮动行星齿轮半径，

P_支1＝(P₁+P₂)＝P₁+b/aP₁＝P₁(1+b/a)

P_支2＝P_支1·B/A+b/a·B/AP_支1＝P₁·(B/A)·(1+b/a)²

P_支3＝P_支2·B/A+b/a·B/AP_支2＝P_支2·B/A(1+b/a)＝P₁·(B/A)²·(1+b/a)³

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P_支n＝P_支n-1·B/A(1+b/a)＝P₁·(B/A)^n-1·(1+b/a)ⁿ

其中：

P₁是第一级齿轮杠杆输入啮合力

P₂是第一级齿轮杠杆撬动啮合力

P_支是输入啮合力与撬动啮合力之和或作用到下一杠杆的啮合力

P_支1是第一级输入啮合力与撬动啮合力之和

P_支2是第二级输入啮合力与撬动啮合力之和

P_支3是第三级输入啮合力与撬动啮合力之和

P_支n是第n级输入啮合力与撬动啮合力之和

效率杠杆结构等比常数为：B/A(1+b/a)

用途：转向助力、传动轴助力、轴助力、卷拉、卷伸、卷压、卷切、卷冲、……

实施例5：效率杠杆转向助力(矩)器，如图8和图9所示：

1、缸体1：带内齿轮的缸体1，带中心支承孔的端板缸体1；

2、杠杆2：太阳齿轮杠杆2，行星齿轮杠杆2，行星齿轮支架杠杆2；

3、使缸体完整的固定螺丝3；

效率杠杆结构定义转向助矩联轴器结构关系：带内齿轮缸体1以中心孔支承太阳齿轮杠杆2，内齿轮缸体1和太阳齿轮杠杆2共同浮动啮合行星齿轮杠杆2，行星齿轮杠杆2中心孔铰接在行星齿轮支架杠杆2曲轴拐上如图8，行星齿轮支架杠杆2中心轴铰动支承在端板缸体1的中心孔上输出；

行星齿轮杠杆2还可以以中轴与行星齿轮支架杠杆2曲柄铰接，如图9；

行星齿轮杠杆2个数以能完成效率杠杆需要为准；本结构还可以串联使用；

当转动太阳齿轮杠杆2，行星齿轮杠杆2中心孔或中心轴作为支点力被带动，作用在行星齿轮支架杠杆2的曲轴上或曲柄孔上，产生转(动)向助力，由行星齿轮支架杠杆2中心轴输出。

计算：设a为被动臂′，b为主动臂′，

P_支1＝P₁+P₂＝P₁+P₁·主动臂/被动臂＝2P₁；

P_支2＝P_支1+P_支1·主动臂′/被动臂′＝P_支1·(1+b/a)＝2P₁(1+b/a)；

存在主动臂/被动臂×主动臂′/被动臂′的乘积倍数，满足效率杠杆结构关系。

总结：

本专利申请属于杠杆组合系统，提供一种以杠杆主动臂与杠杆被动臂比之间乘积结构关系的效率杠杆系统结构，通过杠杆支点力作为主动力作用另一杠杆的杠杆作用杠杆形式，使后一杠杆支点力与前一杠杆支点力比为主动臂与被动臂比或多杠杆支点力这一比的乘积，获得杠杆作用效率大于单杠杆的效率杠杆系统，在适合杠杆应用的场合，以效率杠杆提高杠杆作用效率，达到单杠杆达不到的杠杆效率的加速作用目的。

Claims (8)

1、一种效率杠杆，其特征在于：主要包括缸体1与杠杆2按张全效率杠杆组合，张全效率杠杆结构连接定义：辅助缸体用或滑动或啮合或铰接排列浮动杠杆，把悬动杠杆支点力变为输入另一杠杆的主动力，使杠杆与杠杆结构关系成为杠杆支点输出力是杠杆主动输入力的(两个以上多杠杆)力臂比乘积倍数的效率杠杆结构系统；其中：a、力臂比是杠杆主动臂与被动臂比，上一个悬动杠杆支点力作为下一个杠杆主动力，两杠杆或更多杠杆的力臂比必然乘积而放大杠杆作用，产生效率杠杆结构系统，其中当杠杆力臂比相同时为等比数列效率杠杆结构系统；b、支点力是指单杠杆上撬动力与支点力中的任一，当两力中有一个作为对另一杠杆的主动力输入时，另一力依缸体而定；c、后一杠杆支点力与前一杠杆支点力的比为主动臂与被动臂比或多杠杆这一比的乘积；d、杠杆与杠杆或杠杆与缸体在互作用力位置互相依定连接只存在或可滑动或啮合或铰接的连接；e、效率杠杆是围绕力臂比之积为放大杠杆力倍数的可以包括等比数列杠杆结构的杠杆结构系统，效率可变，按需设计，(等比)放大或缩小力(矩)钧可；f、杠杆结构可以是二力杆、滑块、曲轴、行星架、齿轮、杠杆、液压杠杆；g、缸体结构具有组合性和变形性，如齿轮、轴套、缸体、液压杆、板、火柴盒形、组合；h、牵涉铰接处用销连；i、效率杠杆轴节形的转动助矩联轴器中，①行星布置的浮动支点(阶梯)行星齿轮杠杆个数可以不限，只要能完成效率杠杆需要就可以；②在缸体与效率杠杆之间可设离合开关，既可以使缸体与效率杠杆整体转不产生杠杆效率，也可以使缸体静止产生杠杆效率，③轴向构件间可以是平面副接触。

2、根据权利要求1所述的效率杠杆，其特征还在于双侧杠杆模块结构关系：“7”字形杠杆平行置于缸体1上，直头一端按两侧通过销3可转动支承在缸体1上，弯头一端位于搭接悬动杠杆支点传递支点力位置；因杠杆作用杠杆，所以杠杆数不能少于两个；销3可以两端都铰接在缸体1上，但缸体1需是火柴盒形。

3、根据权利要求1所述的效率杠杆，其特征还在于单侧杠杆摸块结构关系：两杠杆2同侧由销3铰接在缸体1上，其中下方杠杆2的主动力位置对应上方杠杆2的支点力位置；销3可以两端都铰接在缸体1上，但缸体1需是火柴盒形或平形四边盒形。

4、根据权利要求1所述的效率杠杆，其特征还在于转向助矩联轴器结构关系：定轴中心外齿轮杠杆2的轴转动安装在带有内齿轮的杯形缸体1上的轴孔中，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2在定轴中心外齿轮杠杆2与带有内齿轮的杯形缸体1之间同时啮合，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2与带有内齿轮的杯形缸体1的杯底构成平面副接触，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2上的支点齿轮部分与定轴内齿轮杠杆2啮合，支点齿轮端面与定轴内齿轮杠杆2内端面平面副相接，定轴内齿轮杠杆2转动安装在无齿轮杯形轴套缸体1中；

其中，缸体1与杠杆2之间可设离合开关，既可以使缸体1随杠杆2整体转动、不产生杠杆效率，也可以使缸体1静止，产生杠杆效率；如在缸体径向并透过缸体，设置螺丝4，扭动螺丝4，松放杠杆2，就可以完成缸体1与杠杆2的离合；

当转动定轴中心外齿轮杠杆2时，就会使浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2输出支点力，啮合定轴内齿轮杠杆2，使之输出力臂比之积，放大输入力，产生旋动杠杆效率。

5、根据权利要求1所述的效率杠杆，其特征还在于转向助矩联轴器结构关系：定轴中心外齿轮杠杆2的轴转动安装在带有内齿轮的杯形缸体1上的轴孔中，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2在定轴中心外齿轮杠杆2与带有内齿轮的杯形缸体1之间同时啮合，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2与带有内齿轮的杯形缸体1的杯底构成平面副接触，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2上的支点齿轮部分与定轴内齿轮杠杆2啮合，浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2依中轴铰接在行星架2上，行星架2中轴转动支承在定轴内齿轮杠杆2中轴孔中，定轴内齿轮杠杆2转动安装在无齿轮杯形轴套缸体1中；

其中，缸体1与杠杆2之间可设离合开关，既可以使缸体1随杠杆2整体转动、不产生杠杆效率，也可以使缸体1静止，产生杠杆效率；

当转动定轴中心外齿轮杠杆2时，就会使浮动支点阶梯行星齿轮杠杆2输出支点力，啮合定轴内齿轮杠杆2，使之输出力臂比之积，放大输入力，产生旋动杠杆效率。

6、根据权利要求1所述的效率杠杆，其特征还在于效率杠杆结构定义转向助矩联轴器结构关系：带内齿轮缸体1以中心孔支承太阳齿轮杠杆2，内齿轮缸体1和太阳齿轮杠杆2共同浮动啮合行星齿轮杠杆2，行星齿轮杠杆2中心孔铰接在行星齿轮支架杠杆2曲轴拐上，行星齿轮支架杠杆2中心轴铰动支承在端板缸体1的中心孔上输出；

行星齿轮杠杆2还可以以中轴与行星齿轮支架杠杆2曲柄铰接；

行星齿轮杠杆2个数以能完成效率杠杆需要为准；本结构可以串联使用；

当转动太阳齿轮杠杆2，行星齿轮杠杆2中心孔或中心轴作为支点力被带动，作用在行星齿轮支架杠杆2的曲轴上或曲柄孔上，产生转(动)向助力，由行星齿轮支架杠杆2中心轴输出。

7、根据权利要求1、2、3、4、5所述的效率杠杆，其特征还在于可以与电磁组合。

8、根据权利要求1、2、3、4、5、6所述的效率杠杆，其特征还在于可用于线性和旋转助力，如：压、拉、剪、切、冲、卷、煅、扎、拔、辊、转向、传动、舵、旋转应力、行架、组合轮系、及应力集中、基础物理、动量、量衡、平衡、结构或组合材料、……等场合。

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