具有橢圓輪組的動力裝置的製作方法
2023-06-06 12:19:06
專利名稱：具有橢圓輪組的動力裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種將旋轉動力轉變為平移動力的動力裝置，可用作提升或平移機械的動力源。
現有將旋轉動力轉變為平移動力的裝置很多，具有螺旋漿的發動機，藉助於外界媒質的反作用力使機械移動是其典型例子之一，但現有這類裝置均存在著結構複雜，能耗大，應用場合局限等缺點。
為克服現有技術不足，尋求一種結構簡單，能耗小，適用場合廣泛的能將旋轉動力轉變為平移動力的動力裝置，特提出了本實用新型。
為完成所提出的發明任務，採用了以下的技術方案將一組相同尺寸的橢圓輪裝配在一長軸上，組成下橢圓輪組，長軸軸心位於橢圓輪一焦點處，各輪在軸上的裝配角度依次逐漸變化，使相鄰兩橢圓輪長軸間的夾角為360/n度，(n為橢圓輪組的總數)，下橢圓輪組與另一組與其尺寸相同，各自由短軸獨立支撐的上橢圓輪組相配，配合時，下橢圓輪組各輪的長半徑點與上橢圓輪組對應輪的短半徑點相切。應用現有技術，長、短軸由軸承支撐，並將上、下橢圓輪組裝配在機殼內，使長軸與外部轉動動力源(如電動機等)相連，即可構成本實用新型。
從所周知，一個普通作勻速圓周運動的物體，它的離心力大小不變，方向勻速周期性地變化，每轉一周它的離心力的垂力分量的和為零，也就是說，它的離心力不可能使物體產生直線運動。但如果，我們按上述技術方案，採用兩個大小相同的橢圓輪構成橢圓傳動機構後，情況就不相同了。具體說明如下
圖1為橢圓傳動機構的示意圖。在圖1中，1、下橢圓輪，2、長軸，3、上橢圓輪，4、短軸。當長軸2由外接電機帶動轉動時，下橢圓輪隨之作勻速圓周運動，由於上、下橢圓輪相切，則上橢圓輪隨之轉動，作變速圓周運動，它的角速度在一個周期內不斷變化。上橢圓輪的離心力可由下通用公式方便求出。
V＝2πR·ω …………②式中F——離心力(F上上橢圓輪離心力，F下下橢圓輪離心力)；m——轉動物體的質量；R——物體質心到軸心的距離(即轉動半徑)；V——線速度；ω——角速度(ω上上橢圓輪角速度，ω下下橢圓輪角速度)。
為計算，觀察方便，假設圖1橢圓傳動機構中，橢圓輪的長軸為4r，因軸心位於焦點處，即橢圓輪的短半徑為r，長半徑為3r。因上、下橢圓輪的角速度之比，即為兩者間的傳動比λ，如③式所示。
ω上＝λ·ω下………③當上橢圓輪的長半徑向上，即圖1所示位置時，λ＝3，從公式①、②、③換算可得F上(最大)＝9F下當上橢圓輪的長半徑向下，下橢圓輪的短半徑向上時，λ＝1/3，從公式①、②、③換算可得
F上(最小)＝1/9F下從上計算可看出，當上橢圓輪的長半徑向上對，離心力最大，動能最大。當上橢圓輪的長半徑向下時，離心力最小，動能最小。也就是說，上橢圓輪從長半徑向上轉到長半徑向下時，動能由最大變到最小，它將能量傳回下橢圓輪。當上橢圓輪從長半徑向下再轉回長半徑向上時，它將從下橢圓輪吸收能量，動能由最小再變到最大。工作過程中，即如此反覆周期性地變化。經系列計算即可得知上橢圓輪旋轉到不同角度時離心力的大小。圖2為上橢圓輪轉一周時，離心力變化的示意圖。圖3為上橢圓輪轉一周時，離心力的垂直分量變化示意圖。(圖2、圖3中，所標度數均為相應下橢圓轉動的度數)。
從圖2、圖3可清楚看出，經橢圓傳動機構處理後，上橢圓輪每轉一周它的離心力的垂直分量的和不為零，即上橢圓輪上總有一個定向離心力存在，由計算可知，其平均值約為勻速圓周運動時離心力的0.8倍，即F上(平均)≈0.8F下(勻速)。
如採用多組橢圓輪組按技術方案所述，進行組裝角度依次變化的組合後，可使該定向離心力更平穩，從圖4採用多組橢圓輪組組合後，組合離心力垂直分量變化示意圖即可證明這點。
從上述分析可清楚看出，如按技術方案作成橢圓輪組動力裝置，只要使長軸的轉速足夠大，使其產生的離心力垂直分量，足以克服機械本身的重力和前進阻力，即可使機械提升或向前運動，也就是本裝置可實現將旋轉動力轉為平移動力，作為提升或平移機械的動力源。
本實用新型與現有技術相比，結構簡單，橢圓傳動機構中，能量周期性地吸收，釋放，能耗小，且能組合成多種形式的提升機、運載機，應用場合廣泛。
以下結合實施例及其附圖對本實用新型加以詳細地說明。
圖1橢圓傳動機構示意圖；圖2上橢圓輪轉一周時，離心力變化示意圖；圖3上橢圓輪轉一周時，離心力垂直分量變化示意圖；圖4上橢圓輪組轉一周時，組合離心力垂直分量變化示意圖；圖5本實用新型正剖視圖示意圖；圖6本實用新型作提升機、運載機動力源時的配置示意圖。
在圖1-圖6中，1、下橢圓輪，2、長輪，3、上橢圓輪，4、短軸，5、滾珠軸承，6、機殼，7、本實用新型，8、箱體，9、駕駛室。
從圖5可看出，本實施例採用了四對上、下橢圓輪構成本實用新型。根據實際需要，組成本實用新型橢圓輪組的數量(n)不限，可以是任意數。如圖所示，一組相同尺寸的橢圓輪裝配在長輪2上，組成下橢圓輪組，長軸軸心位於橢圓輪的一焦點處，各輪在軸上的裝配角度依次逐漸變化，使相鄰兩橢圓輪長軸間的夾角為360/n度，(n為橢圓輪組的總數，在本實施例中n＝4，為360/4＝90度)。為裝配工藝的需要，長軸可分段加工，應用現有的連軸技術，在組裝時，使之連成一體即可。下橢圓輪組與另一組與其尺寸相同，各自由短軸獨立支撐的上橢圓輪組相配，配合時，下橢圓輪組各輪的長半徑點與上橢圓輪組對應輪的短半徑點相切(如圖1所示)。長軸、短軸均由滾珠軸承支撐，應用現有技術，將上、下橢圓輪組組裝在機殼6內，長軸與外部轉動動力源(如電動機等)相連，即可構成本實用新型。
使用時，電動機驅動長軸2，帶動下橢圓輪組1作勻速圓周運動，由於橢圓傳動機構的關係，該裝置總有一個定向力存在，即將旋轉動力轉變成了平移動力，可作提升或平移機械的動力源。
圖6為應用本實用新型作為提升機、運載機動力源時的配置示意圖。從圖可見，適當的配置本實用新型在機械駕駛室的上方和側面(配置數量的多少，根據需用力的大小，計算確定)，配置於上方的本實用新型用以克服重力，配置於側面的本實用新型用以克服阻力，再配以控制系統即可構成提升或平移機械。如圖6中下部的箱體作成貨櫃式，可用於裝載重物代替現有的卷揚機、塔吊等起重裝置。與現有起重裝置相比，除結構簡單、能耗小外，還具有工作機動靈活等特點，因為採用本實用新型做的起重裝置能減少工作程序，起吊高度和運送距離不受裝置所在位置及吊臂長度的影響。如圖6中下部的箱體作成客艙式的車箱或其它式樣，可作成運載人或物的運載機。同樣具有上述特點。
權利要求1.一種具有橢圓輪組的動力裝置，包括有機殼、軸、軸承和旋轉動力源，本實用新型的特點在於將一組相同尺寸的橢圓輪裝配在一長軸上，組成下橢圓輪組，長軸軸心位於橢圓輪一焦點處，各輪在軸上的裝配角度依次逐漸變化，使相鄰兩橢圓輪長軸間的夾角為360/n度，n為橢圓輪組的總數，下橢圓輪組與另一組與其尺寸相同，各自由短軸獨立支撐的上橢圓輪組相配，配合時，下橢圓輪組各輪的長半徑點，與上橢圓輪組對應輪的短半徑點相切，且長軸與轉動動力源相連。
專利摘要一種具有橢圓輪組的動力裝置，涉及一種將旋轉動力轉為平移動力的動力裝置。由組裝在長軸上的下橢圓輪組及與其相切且尺寸相同，各自由短軸獨立支撐的上橢圓輪組、軸承和旋轉動力源(電機)組成。電機帶動下橢圓輪組作勻速圓周運動，並帶動上橢圓輪組作變速圓周運動，從而輸出定向合力，可用作提升或平移機械的動力源。具有結構簡單，能耗小，適用場合廣泛等特點。
文檔編號B66F19/00GK2264171SQ9422060
公開日1997年10月8日 申請日期1994年9月2日 優先權日1994年9月2日
發明者張子忠 申請人:張子忠