一种内驱动动力法及机构的制作方法

本发明主要涉及一无需运动环境提供相对运动媒介，也无需外力对其做功而能获得位移的动力方法及机构。

背景技术：

本人在以往的多次实验及相关的在先文献均未能成功其原因主要包括：以离心力为基础的各项动力技术，都必然存在力循环的问题，即内驱动力在工作的一个周期内，会存在一部分起动力增益作用，另一部分起阻尼作用；而在克服阻尼的设计中，均以减小运动数值（如：速度、运动半径等）以此减小阻尼为设计思想，但也由此忽略了在改变运动参数时，所必然引起对系统因克服惯性的形成的起阻尼作用的作用力。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种可以克服圆周运动中阻尼部分的情形，从而可以达到无需运行环境的反作用力也无需外界作功就可以发生位移的动力方法。

为了便于理解，申请人先介绍本发明的几个重要名词。

(一)、圆弧运动定义：任意时间点上受力方向均垂直于运动轨迹，它是由若干圆弧或直线相切连成的弧线，各圆弧的半径可以相等也可以不等。

(二)、动平衡定义：任意时间点上各配重在执行某分运动的分力之和为零，则各配重在该分运动中达到动平衡。

(三)、冲量定义：力与实施力时间的乘积，冲量的方向为力的方向。

以下采用上述名词注解，介绍为实现发明目的本发明采用的技术方案：

一种内驱动动力法，它包括一个或一个以上的配重，并使所述配重执行2个或2个以上的分运动，且至少有一分运动是第一运动；所述第一运动为持续重复执行一规律性运动；若以执行完整规律性运动为一个周期，则在每个周期内，满足：各配重在执行第一运动对系统的冲量之和大于零，且方向与动力方向相同；执行其他分运动对应的冲量之和为零。

所述的第一运动为往返作圆弧运动，该分运动轨迹与动力方向垂直或两者夹角为锐角。

配重在执行完毕一个周期第一运动所具有动能满足对执行下一周期的第一运动起增益作用。

一种内驱动动力机构，它包括一个以上的配重、配重横向往返运动装置和配重轴向往返运动装置；所述配重横向往返运动装置和配重轴向往返运动装置配合满足配重任意时间点上的运动可分解为在两个相互垂直平面上的分运动；配重轴向往返运动装置满足使配重在一平面内返往执行圆弧运动；配重横向往返运动装置满足配重在另一平面内作圆周运动且满足各配重动平衡。

配重所执行的圆弧运动对应圆弧长度小于半圆弧长。

上述技术方案的有益之处在于：

1）、本发明首次一个以上的分运动，以通过分运动往返运动以减小完全相反方向的必然形成的2倍冲量对系统的阻尼负载，由此克服了配重由往向返动能可以分配为多个分动能，且通过限制垂直（锐角）分动能通过对称圆周运动，在理论上不损失动能的情况下，在下一周期中以增益效果，继续使配重返向作圆周运动，由此实现无需运动环境提供相对运动媒介，也无需外力对其做功而能获得位移；

2）、本发明的内驱动机构，充分有效利用每周期的动能为下一周期运动起到增益作用，本机构可实现在任意时间点上都能产生内驱动力。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1：实施例1的示意图；

图2：实施例1配重在轴向往返作圆弧运动的受力分析图；

图3：实施例1配重在端点往返作圆弧运动时动量分析图；

图4：实施例2配重在执行一个周期内各时间点上的运动受力分析图。

具体实施方式

实施例1

如图1-3所示的一种内驱动机构，它包括配重组、配重横向往返运动装置和配重轴向往返运动装置。

如图1-3所示，所述配重横向往返运动装置包括电机11、环状履带12、均匀环固设于环状履带12上的4个轴向轴承13和一对履带轮14；所述电机11驱动履带轮14转动，继而驱动套置于履带轮14上的环状履带12转动。

配重轴向往返运动装置包括内凹挡板21和外凸挡板22，所述内凹挡板21和外凸挡板22的弧面半径均为r，内凹挡板21和外凸挡板22的弧面正对，使两弧面的中心线在同一直线上。

所述配重组包括4个配重g1（质量为g1），并一一套置于轴向13内，任一配重的两端分别顶靠于内凹挡板21和外凸挡板22的弧面上;当电机11转动时，4个配重g1均做往返的部分圆周运动。

工作原理：令动力方向为挡板贺弧的中心线，且由圆心指向弧面方向。

如图3所示，任1配重g1在a、b点外的任何位置均做圆周运动，且一定有任一配重与其做对称圆周运动，因此两对称配重g1对系统的合力分别为f1和f2，由其对称关系，可得出它们在横向的分力fx相互抵消，纵向分力始终指动力方向，由本发明介绍的内驱动力可知，配重g1形成了对系统的内驱动力，且内驱动力与动力方向同向；

在任意时间点tn上，都有:

(1)r*sin(a-w*tn)=ln/2,得出：

ln=2r*[sin(a)cos(w*tn)-cos(a)sin(w*tn)]

其中sin(a)=l/2r,cos(a)=(4r^2-l^2)^0.5/(2r)

得出：

ln=l*cos(w*tn)-(4r^2-l^2)^0.5sin(w*tn)；

(2)fny/fn=(r^2-ln^2/4)^0.5/r,fn=g1v^2/r得出：

fny=g1v^2*(4r^2-ln^2)^0.5/(2r^2)

冲量值为∑fny*dt。

如图4所示，配重g1在a或b点处时动量g1v的横向分动量为g1vx，纵向分动量为g1vy；以下讨论在该点处转向运动时的冲量：

1）、横向分动量为g1vx因存在另一对称配重的对称运动，对系统的冲量之和为0，且动量值不变，由由本发明介绍的内驱动力可知，横向上不产生内驱动力；

2）、纵向上的冲量为ft=2*g1vy=2*g1v*sin(a)，而此时另一组配重刚好处于圆弧面的顶点，其离心力为f3=g1v^2/r,相应冲量为tg1v^2/r,因此两者的比值为

ft/f3t=2r*sin(a)/(v*t)。

综上，配重在任意时间上，对本机构的作用合力始终不为0，且方向均是指向动力方向。

显然，r越大、运动速度越快则向心力越大，合力则越大；另外为尽量减小能量损失，则应尽量避免或减小“力抵消”，因此ab的间距越小，则能量损失越小。

由上述原理分析可知，本发明所述配重横向往返运动装置和配重轴向往返运动装置并不仅于本实施例所述技术方案；为实现本发明目的其的必要条件包括：

它包括一个或一个以上的配重，所述配重执行2个或2个以上的分运动，其中至少有一个分运动为往返作圆弧运动，该分运动轨迹与动力方向垂直或两者夹角为锐角，使得各配重在执行该分运动在各时间点上对系统的冲量之和大于零，且方向与动力方向相同；执行其他分运动时在各时间点上对系统的冲量之和为零。

实施例2

它包括一对以上的内驱动机构m1，每对内驱动机构m1包括2组转向相反的旋转配重组m11；所述旋转配重组m11包括配重g3和配重g4，配重g3和配重g4分别以o1和o2为圆心作圆周自转，两个配重圆周运动半径相等、转速等值方向相反，以o1o2的中点o为中心作对称运动，即在任意时间点上，o1g3和o2g4均对称分布于o1o2中心线的两侧；同时旋转配重组m11以点o为轴心公转，且公转转速与配重g3和配重g4的自转转速数值相等；两组旋转配重组m11以oo的中点为中心作对称运动。

实施例3

它包括一对以上的内驱动机构m2，每对内驱动机构m2设有一对转向相反的驱动支架21和2组配重组m21；所述配重组m21设有相互啮合的一对齿轮1，驱动支架21内侧设有与齿轮1相互匹配的一对齿带2，通在齿轮1与齿带2的相对运动，使配重组m21与驱动支架21可作相对运动；所述驱动支架21在两齿带中心点设有一转动支点o3，并可以o3为圆心作转动。

工作步骤：

1）动力机构驱动齿轮转动，使得配重组m21与驱动支架21作相对运动，设于两者相互作用力为f，因配重组的质量远大于驱动支架，因此驱动支架发生的位移也远大于配重组，使得驱动支架向前运动；

2）当配重组m21与驱动支架21的相对运动使两者的距离最大时，使驱动支架21绕o3转动180度；

3）重复执行第1）动作。

本实施应尽量将驱动支架以外的系统的负载集中于配重组m21,包括驾使仓、载人、载物仓、动力机构等；而驱动支架则尽量采用质量小的材料。

由上述各实施例总结，实现本发明目的充要条件：

它包括一个或一个以上的配重，所述配重执行2个或2个以上的分运动，至少包括第一运动；所述第一运动为持续重复执行一规律性运动，若以执行完整规律性运动为一个周期，则在每个周期内，满足：各配重在执行第一运动在各时间点对系统的冲量之和大于零，且方向与动力方向相同；执行其他分运动对应在各时间点上对系统的冲量之和为零。