CN110307309A - 相变能动力传动装置 - Google Patents

Abstract

在倒立摆摆杆的顶端，设置一种作用力、悬空重力式的反向作用力、与摆杆支撑力组成的三力汇交共面共点平衡力系，将摆杆下端与轴支点铰链连接，由悬空重力作用杆与倒立摆摆杆顶端上的F作用力点共点铰链活动连接，就构成了相变能力矩结构，再将该力矩平置后增加一个辅助作用杆和一个支点，组合成一个三力效应零速度比机械结构标准件，并将该标准件设计固定在类似单汽缸发动机结构的活塞与曲轴之间，它就具有固有的功能实现增大输出转矩力而节能，名称为：相变能动力传动装置。

Description

相变能动力传动装置

技术领域

本发明是一种相变能动力传动装置，尤其是该相变能动力传动装置固有功能可增大输出转动力矩而降低能耗，属机械动力传动工艺创新。

背景技术

1、科学发现背景技术：经研究发现，现有机械动力传动工艺是遵守传统线性物理与力学理论，而非线性动力传动工艺还是空白。重要的是，非线性动力传动工艺属性相变能技术领域。而定义相变能名称，是由三大核心发现内容组成，一是非线性属性发现。二是三力效应发现。三是其能量无工作介质发现。公知，传统线性动力传动工艺技术创新已达极限。其破解唯有非线性研究，而非线性动力传动研究指向了相变能技术，而相变能技术则涉及三力效应原理，即作用力、相变(撑杆跳高就是相变了反作用力)反作用力、相变支撑力或摩擦阻力(车行下坡就是相变了支撑力为助推力)的互动效应，经研究发现，其三力互动效应的结果是三力叠加合功效应，重点是该三力叠加合功效应的能量，具有像太阳和风能一样的性质，即无需要携带的能量转换介质(例如煤、油等等)，属性动力传动中的固有自然能量产出之附加产品，即可称为无工质动力能量。

而该三大核心发现内容应归功于相变技术，其实相变技术的实质就是遵守结构决定功能的自然总则，即每相变一种结构，就决定了一种新的功能产生。而线性动力传动工艺属二力平衡系统，则非线性动力传动工艺属三力平衡系统，故必然决定了一种新的功能产生，它就是相变能技术原理。它的基础理论体系将由2007-A-09091，国作登字-2012-K-00078497、2018-F-00502346、2019-A-00745554、等共16份核心研究成果组成基础理论体系，与发明产品基础理论互为印证自成体系。

2、发明产品背景技术：依据发现的背景技术，该发明是可以将传统的动力传动消耗能源工艺，创新为高效节能的动力传动工艺，虽然乍看非常神秘与不可思议，其实相变能技术并不神秘，它就潜藏在人们熟视无睹的普遍客观存在中，例如撑杆跳高就是最简单的相变了反作用力，而台风与龙卷风就是复杂的相变能量三力效应原理。当创新应用到机械结构中就是相变能力矩发明，该相变能力矩正是相变能动力传动装置的核心发明技术。因此，本发明的主要技术属原创性理论成果，故此次申报名称只用相变能动力传动装置，目的就是将复杂的理论成果，用最简单的方式实现易求证且具适用广义性特征定位。

发明内容

为了改变目前机械动力传动耗能的线性低端现状，本发明提供一种相变能动力传动装置就可增大输出传动力矩而降低动力能耗的目标。

本发明解决其技术问题的技术方案是：在倒立摆摆杆的顶端，设置一种作用力、悬空重力式的反向作用力、与摆杆支撑力组成的三力汇交共面共点平衡力系，将摆杆下端与轴支点铰链连接，由悬空重力作用杆与倒立摆摆杆顶端上的F作用力点共点铰链活动连接，就构成了相变能力矩结构，再将该力矩平置后增加一个辅助作用杆和一个支点，组合成一个三力效应零速度比机械结构标准件，并将该标准件设计固定在类似单汽缸发动机结构的活塞与曲轴之间，它就具有固有的功能实现增大输出转矩力而节能，名称为：相变能动力传动装置。

发明的基础研究核心技术突破与亮点：

1、传统力矩定义是一种工具，则相变能力矩同样是一种工具，它们各自的独有功能是工具固有的特性，故突破技术为：相变能力矩，它是利用了倒立摆摆杆上悬空重力位能的可塑性而获得了固有转矩力增量，其亮点是它属性非线性力学机械工具创新，则该转矩力增量为非线性力学增量，而强调其工具属性，是说明与机械能量问题无关，也就不涉及能量守恒问题。

2、第二突破技术为：该相变能力矩三力平衡力系绕轴运动结构，是属拓扑相变能量特性。例如水的固态到液态是一种相变，但还有一些相变从外观上看不出来，比如说给磁铁加热，温度到了一个临界点以后，磁性就会完全消失了，虽然你从外表看，还是那块吸铁石，但他在磁性上已经发生了改变，这就是一种相变。其亮点是：相变能力矩结构正是一种相变体结构，也就产生了全新的功能，即三力效应功能。

3、第三突破技术为：因为独立设计三力效应机械结构标准件，其目的是实现在零速度比条件下有固定值的扭距力增量，重要的是，零速度比结构具备了集成化应用条件，而多个相变能动力传动装置的集成化应用，它必将是能量获取与动力一体化产品，故与传统节能产品不是同一物理与力学层次。其亮点：应是填补能源与动力产品空白之成果。

本发明的有益效果是，通过相变能力矩可实现机械动力传动中增大输出扭矩力而降低能耗，应是填补了动力传动工艺的基础研究成果空白领域，仅用相变能动力传动装置，结构简单，适用广义。

附图说明

附图1是相变能力矩的倒立摆方式初始力系结构图。

附图3是相变能力矩三力平衡的力学原理和受力分析图。

附图2是相变能力矩结构用两个拉力计实验扭距力增量数据求证图。

附图4是相变能力矩从90°至30°内的多个实验数据点连接出的转矩力增量非线性规律和导出方程关系式的坐标图，横坐标为f力增量，纵坐标为悬空重力作用杆与摆杆之间的a角值，导出的方程式为：f＝2(F-Fsin a)+F。

附图5是相变能力矩选定举例的标示图，即当角a＝48°36^/静态平衡时的三力平衡力矩M＝1.5LF结构数据图，并标示了F点与f点绕轴运动的速度差值。

附图6是相变能力矩应用设计为实现F点与f点零速比绕轴运动的标准构件结构图，是将相变能力矩转动90度平置，再在支点轴之外又增设了一个固定支点和辅助杆，目的是保证a角值在48°36^/基本不变，则可保证该力矩M＝1.5FL不变而零速比绕轴运动。

附图7是相变能力矩三力效应零速度比机械结构标准件应用于现有单缸发动机内实现降能耗的剖视图，即单缸就可增加1.5倍的转矩力输出。

附图8是零速比相变能动力传动装置剖视图，其曲轴因输出皮带轮被挡而未剖视，其中1.是输入皮带轮，2.是传动活塞与作用杆，3.是相变能力矩三力效应零速比结构标准组件，4.传动装置外壳，5.是输出传动轮。因输入和输出传动轮直径相同，则实现了在速度不变的条件下增加了输出的扭距力，则证明该相变能动力传动装置具有的高效节能和能量集成两大应用潜在价值。

附图9是零速比相变能动力传动装置的外观图。

具体实施方案

第一是用实验方法求证相变能力矩的实施例：按附图2中用两只拉力计挂在f与F两个钩上进行实验，当拉动作用力拉力计主动作用F点保持1kg不变，则悬空重力作用杆与摆杆间a角位移至48°36^/平衡静态时，其作用效果是f＝1.5kg，而当a角位移至30°平衡静态时，其作用效果是f＝2kg，以上两个实验必注意两点，一是F方向始终与摆杆垂直90°，二是保持f点作用线始终平行，此是为了限定两个变量，求证其于变量而设定。本实验求证的重点是：本相变能力矩结构是在静态时作用力F的作用效果，显然证实了该力矩是在a角不同时的f增量是与机械能问题无关，因为静态时既“无动能也无位能”关系，则不涉及能量守恒或能量转换问题，是属性相变能力矩工具固有的功能特性。

第二是用数理方法证明相变能力矩的实施例：当用附图2力矩实验所做的全部不同a角的f值数据，点于坐标图4中呈现为一曲线特性，即非线性特征。从该曲线中导出方程为：f＝2(F-Fsin a)+F，设F＝1，计算a角sin a＝48°36^/同样f＝1.5F，即与实验f＝1.5kg无二。例如当a＝30°时，代入方程f＝2(F-Fsin 30°)+F计算，设F＝1，因Fsin 30°＝0.5，则f＝2(1-0.5)+1＝2×0.5+1＝1+1＝2，即f＝2F。明显，该发明力矩的原理吻合力学受力分析，且明确了为什么可增大力矩倍数值的物理力学原理。物理学是一门实验科学，特别是来源于科学实验的实践，重要的是其所有规律最终都要用数学语言表达出来，才不会因人而异造成误解。

第三是相变能力矩适用性的实施例：附图6中实现了力矩的零速比结构标准套件，它可保证该力矩M＝1.5FL值不变，当作用力F点绕轴向下运动90度时，必会拉动f点向下运动同一个直线位移距离，再将f点连接到一个曲轴直径等于f点位移距离长度而运动180度，即作用点往返90度运动，就可拉动曲轴运动360度转动，即曲轴作功180度与发明力矩套件作功90度对应运动，并且是输入与输出零速比条件下可获得增大1.5倍转矩力。如果将附图6组件设置到附图7的单缸发动机内时，同样可增大1.5F倍转矩力。

而相变能力矩的更广义适用性，是附图8的零速比1.5F倍转矩力增大装置，即相变能动力传动装置。而用两个拉力计挂在两个传动轮上，就可验证其实质效果是增大了1.5F倍转矩力。重要的是它可实现多台1.5F倍转矩力增大装置集成化应用，则可适用于广泛的动力传动系统高效节能产品升级换代。

Claims (6)

1.在倒立摆摆杆的顶端，设置一种作用力、悬空重力式的反向作用力、与摆杆支撑力组成的三力汇交共面共点平衡力系，将摆杆下端与轴支点铰链连接，由悬空重力作用杆与倒立摆摆杆顶端上的F作用力点共点铰链活动连接，就构成了相变能力矩结构，再将该力矩平置后增加一个辅助作用杆和一个支点，组合成一个三力效应零速度比机械结构标准件，并将该标准件设计固定在类似单汽缸发动机结构的活塞与曲轴之间，它就具有固有的功能实现增大输出转矩力而节能，名称为：相变能动力传动装置。

2.根据权利要求1所述的相变能动力装置，其特征是：经基础研究，突破了传统机械动力传动工艺瓶颈，发明成功了相变能力矩，该力矩的固有功能是实现了增大输出转矩力而节能。

3.根据权利要求1所述的相变能动力装置，其特征是：它具有三力效应零速度比机械结构条件下增大扭矩力输出的独有功能，它就为集成化应用提供了基础，而集成化应用将会升级到能源领域产品的拓展。

4.根据权利要求1所述的相变能动力装置，其特征是：随着它的应用研究和市场化推广，必将会逐步替代传统线性力矩产品的应用市场，故其应用研究成果都在相变能力矩知识产权之内。

5.根据权利要求1所述的相变能动力装置，其特征是：开启了相变能力矩三力共点平衡的新天地，它必将给基础物理与力学和机械制造领域助力开启非线性能源与动力研究，其基础理论成果与发明有关。

6.根据权利要求1所述的相变能动力装置，其特征是：因相变能力矩特性具有一级二级三级之分，所以，相变能力矩也必将潜在有多级的研发空间，故凡是含有本发明力矩原理创新的获取能量之机械装置都必属性于本发明知识产权保护的适用范围。