CN106438894A - 一种基于杠杆的五足省力载重自锁装置 - Google Patents

Abstract

一种基于杠杆的五足载重自锁装置，包括两组省力杠杆、四组等比杠杆、粮仓、五足、中轴、牛头等。直行时，右杠下压左杠上抬，前上杠左低右高，后上杠左高右低，使左后足与右前足悬空，左前足与右后足着地；在水平牵引力的作用下，左前足与右后足前倾，前下杠左后右前，后下杠左前右后，配合右杠上抬左杆下压，左后足与右前足着地，向前迈出一步；在水平牵引力的作用下，右杠下压左杆上抬，又迈出一步，依次循环。将车身向后一拉，第五足竖直，四足离地，可任意转向。粮仓由前后锁锁住后，无法开启粮仓；只要从牛头嘴里拔出与牛舌相连的前下杠轴锁后，装置无法前行。等比杠杆两端用牛皮条固定，以防脱落。该装置载重数百斤，操作简单平稳，成本低廉。

Description

一种基于杠杆的五足省力载重自锁装置

技术领域

本发明属于基于杠杆原理的一种木制机械。仅使用木料与牛皮，其作用是可以载重，在较小的力作用下能左右交替地一步一步地直线行走，能转弯，省力又具有自锁功能。

背景技术

传说三国时期，蜀国丞相诸葛亮设计了一种能适用于山地运输粮食的装置，尤其神奇的地方是具有自锁功能，由于没有保留实物，至今是一个谜。后人制作了大量适用于运输粮食的装置，包括基于轮子的推车、拉车，还有基于汽油、柴油、电等等的车子。但是没有真正能制造出基于杠杆，环保的只用木材与牛皮，而不用轴承、轮子的，载重、省力，能前进，又能转弯，具有自锁功能的机械。

发明内容

本发明解决了只用木材与牛皮，不用轴承、轮子的，载重、省力，能前进，又能转弯，具有自锁功能的机械。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

技术构思：(a)不用轴承、轮子，只用木材与牛皮，可载重又省力装置，必须有足，四足在山路上运动，较独轮、双轮、三轮，或者较独足、双足、三足稳定；(b)能转弯，四足适用于直行，要转弯必须四足离地，因此必须要有第五足能撑起整个装置的重量，而且第五足的支点应位于整个装置重心的附近，否则越远越费力；(c)装置能载重数百斤粮食，靠拖、靠抬不是省力装置。依据杠杆原理，当力作用在长臂上时，花较少的力能翘起短臂上较大的重力。该装置不仅采用了两组省力杠杆，而且还采用了四组等臂杠杆。运动时，两组省力杠杆，一个向下压，一个向上抬，让四足中的两足着力，另两足悬空，在较小的水平力作用下，着力的两足向前倾斜，装置自动地将悬空的两足向前迈出，当将两组省力杠杆，交替地一个向上抬，一个向下压时，装置就前进了一步，即原先悬空的两足着地了，原先着地的两足悬空了。左右交替依次前行。

设备发明：一种基于杠杆的五足省力载重自锁装置。

本专利的有益效果是：该载重自锁装置，适用于山地实物运输，适用于旅游景点供游客徒手操作山地运输装置，其乐无穷。该装置采用无轮设计，无需动力，徒手操作，操作简单，环保实用，制作成本低，经济价值可观。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1装置左视图

图2装置后视图

图3前上杠初始状态前视剖面图

图4前上杠运动状态前视剖面图

图5初始状态右侧视图

图6运动状态侧视图

图7上下方向外轴眼图

图8上下方向内轴眼图

图9左右方向外轴眼图

图10左右方向内轴眼图

在图中，1.左杠，2.前上杠，3.牛皮条，4.上下方向外轴眼，5.前上杠中心鞘，6.左前足与左杠连接处，7.前下杠轴锁，8.前下杠轴锁木板，9.左前足，10.左右方向外轴眼，11.前下杠，12.中轴，13.左粮仓，14.第五足，12.左后足，16.后下杠，17.后下杠轴锁木板，18.后下杠轴锁，19.左后足与左杠连接处，20.后上杠，21.后上杠中心鞘，22.粮仓后锁木板，23.粮仓后锁，24.粮仓上沿，25.粮仓盖，26.牛舌，27.牛头，28.牛角，29.牛眼，30.牛齿，31.粮仓前锁，32.粮仓前锁木板，33.左杠把手，34.左粮仓隔板，35.上下方向内轴眼，36.左右方向内轴眼，37.右粮仓隔板，38.右后足，39.右杠，40.右粮仓，41.右杠把手，42.右后足与右杠连接处，43.右前足与右杠连接处，44.右前足，45.后限位，46.前限位，47.上下方向内轴眼。

具体实施方式

在图1中，图1是装置左侧视图，装置由杠、粮仓、五足、中轴、牛头等组成。杠分左杠(1)和右杠；杠的一端连接粮仓，另一端为把手，左杠(1)的把手称为左杠把手(33)；左杠(1)和右杠通过前上杠(2)、中轴(12)、后上杠(20)连接。前上杠(2)与左杠(1)连接处形成上下方向外轴眼(4)，一是前上杠(2)端点处为了防止前上杠(2)与左杠(1)连接处在运动过程中产生脱落，故需要固定牛皮条(3)，因为牛皮条耐磨；二是前上杠(2)在运动过程中需要上下运动，因此在前上杠(2)端需要留下一些空间，形成上下方向外轴眼(4)。后上杠(20)与左杠(1)连接处也形成上下方向外轴眼(4)，与前上杠(2)与左杠(1)连接处形成上下方向外轴眼(4)相似，后上杠(20)端同样需要固定牛皮条(3)以防止连接处脱落。前上杠(2)通过前上杠中心鞘(5)与粮仓前板连接，这一连接，不是固定连接，而是前上杠(2)可绕前上杠中心鞘(5)上下转动；后上杠(20)通过后上杠中心鞘(21)与粮仓后板连接，后上杠(20)可绕后上杠中心鞘(21)上下转动。中轴(12)的左端与左杠(1)相连，右端与右杠相连，中间与第五足(14)相连，其连接方式是，中轴(12)的左端塞入左杠(1)的孔里，左杠(1)能绕中轴(12)上下旋转；第五足(14)的一端套在中轴(12)中间，另一端附于地，只有当整个车向后倒时，第五足(14)正立，把住把手可以向任意方向旋转。前下杠(11)位于粮仓前下方，一端连接左前足(9)，一端连接右前足，中间通过前下杠轴锁(7)与前下杠轴锁木板(8)相连接，其中前下杠轴锁木板(8)一部分卡在粮仓前板外面；后下杠(16)位于粮仓后下方，一端连接左后足(15)，一端连接右后足，中间通过后下杠轴锁(18)与后下杠轴锁木板(17)相连接，其中后下杠轴锁木板(17)一部分卡在粮仓后板外面；这样形成了两组自锁结构，只要拔去前下杠轴锁(7)或者后下杠轴锁(18)中的任意一个轴锁，装置就无法前进。粮仓的上沿(24)盖上粮仓盖，粮仓盖(25)通过粮仓前锁木板(32)和粮仓后锁木板(22)分别用粮仓前锁(31)和粮仓后锁(23)连接起来。用粮仓前锁(31)和粮仓后锁(23)锁住后无法直接打开粮仓盖(25)。在没有打开粮仓盖(25)的状态下，也能拔去前下杠轴锁(7)，方法是牛舌(26)的上端挂在牛齿(30)上，牛舌(26)的另一端栓住前下杠轴锁(7)，只需要从牛头(27)的嘴里抓住牛舌(26)，将前下杠轴锁(7)拔出，装置就无法前进了。这就是又可以载重、又省力、又具有自锁功能的装置。

在图2中，图2是装置后视图，左杠(1)与右杠(39)通过后上杠(20)连接，后上杠(20)与粮仓后板之间通过后上杠中心鞘(21)连接，后上杠(20)的左端与左杠(1)连接处在左杠(1)外侧形成上下方向外轴眼(4)，后上杠(20)右端与右杠(39)连接处在右杠(39)外侧形成上下方向外轴眼(4)，后上杠(20)两端有牛皮条(3)包住，防止后上杠(20)从左杠(1)和右杠(39)连接处滑出。由于装置在前进过程中，后上杠(20)绕后上杠中心鞘(21)上下转动，故在左杠(1)外侧挖去一部分，让后上杠(20)左端上下运动时留有间隙，形成上下方向外轴眼(4)，同样在右杠外侧也形成上下方向外轴眼(4)；前上杠(2)与粮仓前板之间通过前上杠中心鞘(5)连接，前上杠(2)左端与左杠(1)连接处在左杠(1)外侧形成上下方向外轴眼(4)，前上杠(2)右端与右杠(39)连接处在右杠(39)外侧形成上下方向外轴眼(4)，与后上杠(20)相似，所不同的是，当装置运动时，前上杠(2)绕前上杠中心鞘(5)转动的方向正好与后上杠(20)绕后上杠中心鞘(21)转动的方向相反。粮仓分为左粮仓(13)和右粮仓(40)，左粮仓(13)和右粮仓(40)分别通过左粮仓隔板(34)和右粮仓隔板(37)隔开，中间是第五足(14)，更重要的是，操作者可以从牛头(27)嘴里抓住牛舌(26)拔去前下杠轴锁(7)，使得装置无法前进，而这一过程无需翻开粮仓盖(25)。

在图3中，图3是前上杠初始状态前视剖面图，前上杠(2)的中间与粮仓前板通过前上杠中心鞘(5)相连，前上杠(2)可以绕前上杠中心鞘(5)上下转动。前上杠(2)左端与左杠(1)相连，前上杠(2)两端固定牛皮条(3)，防止前上杠(2)与左杠(1)和右杠(39)脱离。前上杠(2)绕前上杠中心鞘(5)上下转动时，在左杠(1)和右杠(39)连接孔处需要留有一定的间隙，在上下方向挖去一部分，形成上下方向外轴眼(4)，上下方向内轴眼(35)，因呈椭圆状，像眼睛，前上杠(2)、后上杠(20)在截面处像眼珠。

在图4中，图4是前上杠运动状态前视剖面图，当右杠把手(41)上抬、左杠把手(33)下压时，右杠(39)的前端下压，而左杠(1)的前端上抬。前上杠(2)左端向上嵌入上下方向外轴眼(4)上方，内侧则嵌入上下方向内轴眼(35)的下方；同时前上杠(2)右端向下嵌入上下方向外轴眼(4)下方，内侧则嵌入上下方向内轴眼(35)的上方。可见上下方向外轴眼(4)和上下方向内轴眼(35)很重要。

在图5中，图5是初始状态右侧视图，从右杠(39)后面到前面，右杠把手(41)；后上杠(20)与右杠(39)连接处，包括后上杠(20)端点固定牛皮条(3)，在右杠(39)外侧形成上下方向外轴眼(4)；右杠(39)与右后足(38)连接处(42)，右杠(39)可以绕连接处(42)旋转，为防止右杠(39)与右后足(38)脱落，右后足(38)上端有孔套在右杠(39)榫突出处后，在右杠(39)榫突出处可以固定牛皮条(3)，并保证右后足(38)可以转动；中轴(12)，右杠(39)可以绕中轴(12)上下旋转，为防止右杠(39)与中轴(12)脱落，在中轴两端可以固定牛皮条(3)；右杠(39)与右前足(44)连接处(43)，右杠(39)可以绕连接处(43)旋转，为防止右杠(39)与右前足(44)脱落，右前足(44)上端有孔套在右杠(39)榫突出处后，在右杠(39)榫突出处可以固定牛皮条(3)，并保证右前足(44)可以转动；前上杠(2)与右杠(39)连接处，包括前上杠(2)端点固定牛皮条(3)，在右杠(39)外侧形成上下方向外轴眼(4)。特别注意的是，在右杠(39)与右后足(38)连接处(42)和右杠(39)与右前足(44)连接处(43)都设置了前限位(46)和后限位(45)，限制右后足(38)和右前足(44)偏离法向不超过25度。所谓法向就是垂直于右杠的方向，左杠(1)与左后足(15)和左前足(9)同样也设置前限位(46)和后限位(45)，限制左后足(15)和左前足(9)偏离法向不超过25度。

在图6中，图6是没有画出粮仓的运动状态右视图，当右杠把手(41)下压、左杠把手(33)上抬时，受到水平方向牵引力后，右后足(38)、左前足(9)着地，同时由于前下杠(11)与后下杠(16)的牵连作用，使悬空的左后足(15)、右前足(44)向前；当右杠把手(41)上抬、左杠把手(33)下压时，左后足(15)、右前足(44)着地，受到水平拉力作用后又向前倾，再右杠把手(41)下压、左杠把手(33)上抬，右后足(38)、左前足(9)着地，受到水平拉力作用后，又达到图6状态，依次循环。把把手的人只需要有节奏地上下压或者抬，前面牵引的人也需要有节奏地花较小的力行走。

在图7中，图7是上下方向外轴眼图，是对图3进一步的说明，牛皮条(3)耐磨，固定在前上杠(2)、后上杠(20)的杠端，以防止连接处脱落。由于在运动过程中，前上杠(2)、后上杠(20)作上下运动，需要给杠端预留活动空间，形成上下方向外轴眼(4)。

在图8中，图8是上下方向内轴眼图，是对图3进一步的说明，由于在运动过程中，前上杠(2)、后上杠(20)作上下运动，需要给杠内侧预留活动空间，形成上下方向内轴眼(4)。

在图9中，图9是左右方向外轴眼图，是对图3进一步的说明，牛皮条(3)耐磨，固定在前下杠(11)、后下杠(16)的杠端，以防止连接处脱落。由于在运动过程中，前上杠(2)、后上杠(20)作左右运动，需要给杠端预留活动空间，形成左右方向外轴眼(10)。

在图10中，图10是左右方向内轴眼图，是对图3进一步的说明，由于在运动过程中，前上杠(2)、后上杠(20)作左右运动，需要给四足内侧预留活动空间，形成左右方向外轴眼(36)。

成功的实例，一种基于杠杆的五足省力载重自锁装置，长2.17米，宽0.63米，高1.3米，自重95公斤。载重200公斤。特征：不用轴承、铰链、齿轮、车轮。该装置能爬坡上行，能在崎岖山路行走；运输粮食防雨、防晒、通风；两人操作，一人牵引一人把住两把。操作方法是，一人在前面用绳子牵引提供水平动力，一人把住左右两杠一上抬一下压，就能平稳地前进。需要转向时，只需要将整个装置向后一拉，第五足直立，四足离地，随时转向。操作灵便，稍加训练即可行走自如。

装置包括两组省力杠杆、四组等臂杠杆、五足、中轴，其中两组省力杠杆就是左杠和右杠，四组等臂杠杆就是前上杠、后上杠、前下杠、后下杠，五足就是左前足、左后足、右前足、右后足、第五足。前上杠与左杠和右杠连接处外侧形成两处上下方向的外轴眼、后上杠与左杠和右杠连接处外侧形成两处上下方向的外轴眼、前下杠与左前足和右前足杠连接处外侧形成两处左右方向的外轴眼、后下杠与左后足和右后足杠连接处外侧形成两处左右方向的外轴眼，一共八处外轴眼需要用牛皮覆盖；中轴为木制轴，左端与左杠连接，确保中轴与左杠之间可以转动，右端与右杠连接，确保中轴与右杠之间可以转动，连接处用牛皮覆盖；左杠与左前足、左杠与左后足通过突起连接，确保左杠与左前足、左杠与左后足之间可以转动；右杠与右前足、右杠与右后足通过突起连接，确保右杠与右前足、右杠与右后足之间可以转动。在左杠与左前足连接处、左杠与左后足连接处、右杠与右前足连接处、右杠与右后足连接处用牛皮覆盖。在左杠与左前足连接处、左杠与左后足连接处、右杠与右前足连接处、右杠与右后足连接处设置限位，也就是说左前足从与左杠垂直的位置旋转的角度有限制，限位角度越小，每步做功越小，同时步长也小，做功次数就多；限位角度越大，每步做功越多，同时步长也大，做功次数就少，因此限位角度取20度为宜，人在每个周期内所做的功只需要将装置重心抬高1/11.3，省力又平稳。

装备采用前下杠轴锁和后下杠轴锁，拔去任何一个即可使装置无法行走。左粮仓和右粮仓可装200公斤粮食，粮仓前锁木板与粮仓前板可以通过水平的小孔中嵌入小圆木条锁住粮仓盖，粮仓后锁木板与粮仓后板可以通过水平的小孔中嵌入小圆木条锁住粮仓盖，前后双保险。在前后双保险锁住粮仓盖后，从牛头嘴里抓住牛舌栓住的另一端前下杠轴锁，即可拔出前下杠轴锁，前下杠轴锁一旦拔去，装置无法行走。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案，做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于杠杆的五足省力载重自锁装置。其特征是：由两组省力杠杆、四组等臂杠杆、粮仓、五足、中轴、牛头等组成。直行时，右杠下压、左杠上抬，前上杠左低右高，后上杠左高右低，使得左前足、右后足着地，左后足、右前足悬空；在水平牵引力的作用下，左前足、右后足前倾，前下杠左后右前，后下杠左前右后，配合右杠上抬、左杠下压，右前足、左后足迈出一步。转向时，将整个装置向后一拉，第五足竖直，撑起整个装置，左前足、左后足、右前足、右后足四足离地，把握好左右两杠把手可以任意转向。粮仓盖前后上锁，不能开启仓盖；就是在粮仓盖锁住情况下，只要从牛头嘴里拔出与牛舌相连的后下杠轴锁，装置无法前行，实现自锁。

2.根据权利要求1所述的两组省力杠杆，指的是装置左右两杠，左边的称左杠，右边的称右杠。左杠、右杠的前端分别与前上杠、中轴、后上杠，相连；左杠外侧与左前足、左后足相连；右杠外侧与右前足、右后足相连；左杠后端为左把手，右杠后端为右把手。

3.根据权利要求1所述的四组等臂杠杆，指的是前上杠、后上杠、前下杠、后下杠。其中前上杠连接左杠、右杠的前端，中间通过前上杠中心鞘与粮仓前板连接，这种连接是前上杠中心鞘与粮仓前板固定，而前上杠可以绕前上杠中心鞘转动。例如当右杠向下压，左杠向上抬时，前上杠左低右高，就是绕前上杠中心鞘旋转的结果；其中后上杠紧靠粮仓后部，就是说粮仓位于前上杠和后上杠之间，与前上杠相似，后上杠左端连接左杠，右端连接右杠，中间通过后上杠中心鞘与粮仓后板连接，后上杠中心鞘与粮仓后板固定，后上杠可以绕后上杠中心鞘旋转。例如当右杠向下压，左杠向上抬时，后上杠左高右低，就是绕后上杠中心鞘旋转的结果；其中前下杠连接左前足和右前足，前下杠位于粮仓前下方，其中间通过前下杠轴锁木板和前下杠轴锁连接，前下杠可以绕前下杠轴锁旋转，例如当右杠向下压，左杠向上抬时，前上杠左低右高，再加上水平牵引力的作用下，着地的左前足前倾，使得前下杠左后右前，就是绕前下杠轴锁旋转的结果；其中后下杠与前下杠相似，后下杠连接左后足和右后足，后下杠位于粮仓后下方，其中间通过后下杠轴锁木板和后下杠轴锁连接，后下杠可以绕后下杠轴锁旋转，例如当右杠向下压，左杠向上抬时，后上杠左高右低，再加上水平牵引力的作用下，着地的右后足前倾，使得后下杠左前右后，就是绕后下杠轴锁旋转的结果。在运动过程中，前上杠和后上杠与左、右杠连接处发生上下方向的运动，前下杠和后下杠与左前足和右前足、左后足和右后足连接处发生左右方向的运动，因此在连接处需要设置轴眼来满足运动的需要。所谓轴眼就是指，前上杠与左杠连接是采用前上杠塞入左杠孔，由于前上杠上下运动，故在左杠连接处外侧和内侧上下方向上需要挖去一部分，形成上下长左右短的半椭球状空隙，故称轴眼，在左杠外侧称为外轴眼，在左杠内侧称为内轴眼。这样前上杠、后上杠与左杠、右杠连接处需要设置四个上下方向外轴眼四个上下方向内轴眼；前下杠和后下杠与左前足和右前足、左后足和右后足连接处需要设置四个左右方向处轴眼和四个左右方向内轴眼。为防止前上杠从连接处脱落，在前上杠两端固定牛皮条，可以采用加热后结紧，常温下固定。这样前上杠、后上杠、前下杠、后下杠八个端点都需要固定牛皮条，以防脱落。

4.根据权利要求1所述的五足，指的是左前足、左后足、右前足、右后足，以及第五足。第五足一端套在中轴中间，平行装置前进时，另一端拖在地面上，转弯时只要将整个装置向后拉，左前足、左后足、右前足、右后足四足离地，第五足竖直，撑起整个装置重量，把住把手可以任意转向。第五足的支点也就是中轴中央位置应接近于装置重心位置，且位于装置重心前方一些，使得装置运行中稳定。左前足与左后足采用孔的形式套入左杠上的突起中，并且可以绕突起旋转，在左杠外侧设置左前足与左后足的摆动角度限位，角度限位偏离法线不超过25度，因为角度太大步长是大，但是每一周期水平牵引力做功就大；如果角度太小步长小，省力，但是行驶相同的距离做功次数多，一般选角度限位偏离法线20度，每循环中重心上升1/11.3，比较理想。

5.根据权利要求1所述的自锁，指的是两个方面，第一，前下杠轴锁或者后下杠轴锁拔去后，杠杆就失去了支点，装置无法前行。前下杠轴锁光是与前下杠连接是没有过用的，必须与前下杠轴锁木板一起才能有用，前下杠轴锁木板为“T”字形，水平放置，“横”的部分在粮仓前板外侧，“竖”的部分从粮仓前板外侧向后塞进去，“竖”的部分有一圆孔与前下杠上圆孔上下同位，前下杠轴锁就是塞入“竖”的部分的圆孔和前下杠上的圆孔中，形成等比杠杆的支点。同样，后下杠通过后下杠轴锁木板与后下杠轴锁，形成等比杠杆的支点。因此，只需要拔去前下杠轴锁或者后下杠轴锁中的一个，装置就无法行走，形成了自锁功能。第二，粮仓盖前后开有孔可以塞前锁木板和后锁木板，前锁木板和后锁木板都是“T”字形状，竖直放置，其中前锁木板的“横”的部分架在粮仓盖开的前孔上，“竖”的部分与粮仓前板相贴，“竖”的部分与粮仓前板通过粮仓前锁锁住，粮仓前锁不是金属锁，而是一小圆木条，在“竖”的部分与粮仓前板上钻一个水平小圆孔，一小圆木条紧紧地嵌入这个一个水平小圆孔中，锁住粮仓盖。同理，在粮仓盖后面也有一个后锁木板通过一小圆木条与粮仓后板锁住。

6.根据权利要求1所述的两组省力杠杆、四组等臂杠杆、五足、中轴，两组省力杠杆就是左杠和右杠，四组等臂杠杆就是前上杠、后上杠、前下杠、后下杠，五足就是左前足、左后足、右前足、右后足、第五足。前上杠与左杠和右杠连接处形成两处上下方向的外轴眼、后上杠与左杠和右杠连接处形成两处上下方向的外轴眼、前下杠与左前足和右前足杠连接处形成两处左右方向的外轴眼、后下杠与左后足和右后足杠连接处形成两处左右方向的外轴眼，一共八处外轴眼需要用牛皮覆盖；中轴为木制轴，左端与左杠连接，确保中轴与左杠之间可以转动，右端与右杠连接，确保中轴与右杠之间可以转动，连接处用牛皮覆盖；左杠与左前足、左杠与左后足通过突起连接，确保左杠与左前足、左杠与左后足之间可以转动；右杠与右前足、右杠与右后足通过突起连接，确保右杠与右前足、右杠与右后足之间可以转动。在左杠与左前足连接处、左杠与左后足连接处、右杠与右前足连接处、右杠与右后足连接处用牛皮覆盖。