一种能够控制不平衡力方向的离心驱动装置的制作方法

本发明涉及将离心力作为驱动力驱动机械装置技术领域，特别是涉及一种能够控制不平衡力方向的离心驱动装置。

背景技术：

物体运动需要驱动力，但现有驱动技术都是以喷射气体、燃料或通过与外在物质、设备配合而产生驱动力。目前还没有一种简单可靠的可以不借助外在物质而驱动设备做功的装置。

根据离心力计算公式：F＝mω²r，其中F：离心力，m：重块质量，ω：角速度，r：运行轨迹半径，可知使运行轨迹半径r在运行轨迹中变化，使重块由远心点向近心点运动，再由近心点向远心点周而复始不间断的运动，可以使运动产生的力量朝向一侧作功。

基于上述理论，本发明开发出了一种能够控制不平衡力方向的离心驱动装置，不仅能够在不借助外在物质的情况下而驱动设备做功，并且使做功方向还可以控制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够在不借助外在物质的情况下而驱动设备做功的装置，以解决上述现有技术存在的问题，对各个领域运动物体的驱动以及运动控制具有重要的意义。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种能够控制不平衡力方向的离心驱动装置，包括箱体、驱动电机、驱动齿轴、缸筒齿轮、中心齿轴、曲柄连杆机构、调整轮和调整机构，所述驱动电机设置在所述箱体外部，所述驱动齿轴的齿部设置在所述箱体底部内，所述驱动齿轴齿部的两侧通过轴承与所述箱体转动连接，所述驱动齿轴的一端伸出所述箱体并设有从动轮，所述驱动电机与所述从动轮传动连接。

所述缸筒齿轮设置在所述箱体中部内，所述缸筒齿轮的齿部与所述驱动齿轴的齿部啮合，所述缸筒齿轮的中部设有通孔，所述中心齿轴通过轴承设置在所述通孔上，所述中心齿轴的两端通过轴承与所述箱体转动连接，并伸出所述箱体，所述调整轮设置在其中一端上，所述调整机构设置在所述箱体上且与所述调整轮处于所述箱体同侧，所述调整机构和所述调整轮传动连接。

所述缸筒齿轮上设有径向滑槽和连接孔，所述曲柄连杆机构包括齿曲柄、连杆和重块，所述齿曲柄通过轴承设置在所述连接孔上，所述齿曲柄和所述中心齿轴的齿部啮合且齿数相等；所述重块设置在所述径向滑槽内，所述齿曲柄和重块通过所述连杆连接；所述曲柄连杆机构、所述径向滑槽和所述连接孔的数量相等且不少于三个。

优选地，所述缸筒齿轮包括左缸筒齿轮和右缸筒齿轮，所述滑槽分别设置在所述左缸筒齿轮和所述右缸筒齿轮相向的一侧，所述中心齿轴的齿部和所述齿曲柄的齿部设置在所述左缸筒齿轮和所述右缸筒齿轮之间；所述中心齿轴齿部的两侧分别通过轴承设置在所述左缸筒齿轮和所述右缸筒齿轮中部的通孔内，所述齿曲柄的两端分别通过轴承设置在所述左缸筒齿轮和所述右缸筒齿轮的连接孔上；所述左缸筒齿轮和所述右缸筒齿轮相向的一侧之间设有定位销，所述定位销的数量与所述滑槽的数量相等且均匀分布，所述左缸筒齿轮和所述右缸筒齿轮通过螺栓连接，所述螺栓的数量为所述定位销数量的两倍，所述螺栓两两一组相向设置且分别位于在所述定位销的两侧，所述螺栓和所述定位销与所述缸筒齿轮的中心距相等。

优选地，所述齿曲柄包括左齿曲柄和右齿曲柄，所述左齿曲柄和所述右齿曲柄通过曲柄销轴连接，所述连杆设置在所述左齿曲柄和所述右齿曲柄之间的所述曲柄销轴上且与所述曲柄销轴转动连接；所述连杆通过连杆销与所述重块转动连接。

优选地，所述驱动齿轴的齿部为″工″字型，所述″工″字型的齿部横向设置，所述缸筒齿轮的齿部设置在所述缸筒齿轮的周向两侧并分别与所述驱动齿轴″工″字型的齿部啮合。

优选地，所述箱体包括下箱体、中箱体和上箱体，所述中箱体的上下两侧分别通过螺栓与所述下箱体和所述上箱体连接，所述下箱体与所述中箱体的分型面与所述驱动齿轴的中心线等高，所述中箱体和所述上箱体的分型面与所述中心齿轴的中心线等高。

优选地，所述驱动齿轴设有从动轮一端的轴承外设有轴承压盖，所述轴承压盖与所述箱体通过螺栓连接，所述轴承压盖与所述驱动齿轴之间设有油封，所述轴承压盖上设有第一润滑口；所述箱体与所述驱动齿轴另一端的轴承接触的侧面上设有第二润滑口；所述中心齿轴与所述调整轮相对的一端设有第三润滑口，所述第三润滑口通过润滑油道通向所述中心齿轴的径向中心外壁；所述上箱体分别与所述齿曲柄两端的轴承相对的侧面上设有第四润滑口和第五润滑口，所述上箱体顶端设有第六润滑口；所述中心齿轴与所述箱体之间且位于所述中心齿轴两端的轴承外侧设有油封；还包括润滑油泵和观测油位计，所述润滑油泵设置在所述箱体内侧底部，所述润滑油泵上设有泵驱动齿轮，所述泵驱动齿轮与所述驱动齿轴的齿部啮合，所述润滑油泵的出口分别与所述第一润滑口、第二润滑口、第三润滑口、第四润滑口、第五润滑口和第六润滑口连通，所述观测油位计设置在所述箱体外侧底部。

优选地，所述重块为T型，所述T型重块的竖杆部位于所述滑槽内，横杆部位于所述滑槽外，所述横杆部为向内弯曲的弧形。

优选地，所述曲柄连杆机构、所述径向滑槽和所述连接孔的数量为五个。

优选地，所述调整轮为齿轮，所述调整机构包括垂直陀螺仪和调整驱动齿轮，所述垂直陀螺仪设置在所述箱体上，所述调整驱动齿轮设置在所述垂直陀螺仪上，所述垂直陀螺仪能够控制所述调整驱动齿轮转动，所述调整驱动齿轮与所述调整轮啮合。

优选地，所述箱体顶部且位于所述能够控制不平衡力方向的离心驱动装置的重心水平吊点设有吊环。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明装置利用离心力现象和物体作圆周运动时的不平衡状态，能够把重块产生的不平衡力始终控制在某个点或是扇形弧面区域内，使重块产生的离心力和不平衡力，变成一种驱动力，通过调整不平衡力的方向，继而形成有效的作功，是一种全新的驱动装置，对各个领域运动物体的驱动以及运动控制都具有重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明工作原理示意图；

图2为本发明能够控制不平衡力方向的离心驱动装置的主视结构示意图；

图3为本发明能够控制不平衡力方向的离心驱动装置的侧视结构示意图；

其中，图1中：A-齿轮轴，B-缸筒齿轮，C-中心点，D-齿轮曲轴组件，E-远心点，F-椭圆轨迹，G-中心齿轮，H-中心线，J-连杆，K-点K，L-点L，M-重块，N-近心点，X-箭头X，Z-箭头Z；图2-3中：1-驱动电机，2-驱动齿轴，3-缸筒齿轮，4-中心齿轴，5-调整轮，6-垂直陀螺仪，7-从动轮，8-通孔，9-滑槽，10-连接孔，11-左齿曲柄，12-右齿曲柄，13-连杆，14-重块，15-左缸筒齿轮，16-右缸筒齿轮，17-定位销，18-曲柄销轴，19-连杆销，20-下箱体，21-中箱体，22-上箱体，23-轴承压盖，24-第一润滑口，25-第二润滑口，26-第三润滑口，27-第四润滑口，28-第五润滑口，29-第六润滑口，30-润滑油泵，31-观测油位计，32-泵驱动齿轮，33-调整驱动齿轮，34-吊环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种能够在不借助外在物质的情况下而驱动设备做功的装置，以解决上述现有技术存在的问题，对各个领域运动物体的驱动以及运动控制具有重要的意义。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图2-3所示，本发明提供了一种能够控制不平衡力方向的离心驱动装置，包括箱体、驱动电机1、驱动齿轴2、缸筒齿轮3、中心齿轴4、曲柄连杆机构、调整轮5和调整机构。

所述驱动电机1设置在所述箱体外部，所述驱动齿轴2的齿部设置在所述箱体底部内，所述驱动齿轴2的齿部为″工″字型，所述″工″字型的齿部横向设置，所述驱动齿轴2齿部的两侧通过轴承与所述箱体转动连接，所述驱动齿轴2的一端伸出所述箱体并设有从动轮7，所述驱动电机1与所述从动轮7通过皮带传动连接。

所述缸筒齿轮3设置在所述箱体中部内，所述缸筒齿轮3的齿部设置在所述缸筒齿轮3的周向两侧并分别与所述驱动齿轴2的″工″字型的齿部啮合，所述缸筒齿轮3包括左缸筒齿轮15和右缸筒齿轮16，所述左缸筒齿轮15和所述右缸筒齿轮16接触的一侧之间设有定位销17，所述定位销17为五个且均匀分布，所述左缸筒齿轮15和所述右缸筒齿轮16通过螺栓连接，所述螺栓为十个，所述螺栓两两一组相向设置且分别位于在所述定位销17的两侧，所述螺栓和所述定位销17与所述缸筒齿轮3的中心距相等，保证缸筒齿轮3左右质量对称，受力平衡。

左缸筒齿轮15和右缸筒齿轮16的中部均设有通孔8，所述中心齿轴4的齿部设置在所述左缸筒齿轮15和所述右缸筒齿轮16之间，且所述中心齿轴4通过轴承设置在所述通孔8上，所述中心齿轴4的两端通过轴承与所述箱体转动连接，并伸出所述箱体，所述调整轮5为齿轮且设置在其中一端上，所述调整机构与所述调整轮5处于所述箱体同侧，所述调整机构包括垂直陀螺仪6和调整驱动齿轮33，所述垂直陀螺仪6设置在所述箱体上，所述调整驱动齿轮33设置在所述垂直陀螺仪6上，所述垂直陀螺仪6将控制信号传递给控制器，控制器根据控制信号驱动调整电机转动，调整电机带动所述调整驱动齿轮33转动，所述调整驱动齿轮33与所述调整轮5啮合，驱动所述调整轮5转动，调整轮5顺时针转动可控制离心力的方向(远心点E)沿顺时针方向转动，调整轮5逆时针转动可控制离心力的方向(远心点E)沿逆时针方向转动，达到本实施例可以控制离心力和不平衡力方向的效果。

所述左缸筒齿轮15和所述右缸筒齿轮16相接触的一侧上设有五个径向滑槽9和五个连接孔10，所述曲柄连杆机构为五个，包括齿曲柄、连杆13和重块14，所述齿曲柄包括左齿曲柄11和右齿曲柄12，所述左齿曲柄11和所述右齿曲柄12通过曲柄销轴18连接，所述连杆13设置在所述左齿曲柄11和所述右齿曲柄12之间的所述曲柄销轴18上且与所述曲柄销轴18转动连接；所述齿曲柄的齿部设置在所述左缸筒齿轮15和所述右缸筒齿轮16之间，所述左齿曲柄11和右齿曲柄12分别通过轴承设置在所述左缸筒齿轮15和所述右缸筒齿轮16的连接孔10上，所述齿曲柄的齿部和所述中心齿轴4的齿部啮合且齿数相等，每个所述齿曲柄相对于相邻的齿曲柄依次沿同一方向旋转了72°；所述重块14为T型，所述T型重块14的竖杆部位于所述滑槽9内，横杆部位于所述滑槽9外，所述横杆部为向内弯曲的弧形，所述连杆13通过连杆销19所述重块14的竖杆部连接。

所述箱体包括下箱体20、中箱体21和上箱体22，所述中箱体21的上下两侧分别通过螺栓与所述下箱体20和所述上箱体22连接，所述下箱体20与所述中箱体21的分型面与所述驱动齿轴2的中心线等高，所述中箱体21和所述上箱体22的分型面与所述中心齿轴4的中心线等高。所述上箱体22顶部且位于所述能够控制不平衡力方向的离心驱动装置的重心水平吊点设有吊环34。

所述驱动齿轴2设有从动轮7一端的轴承外设有轴承压盖23，所述轴承压盖23与所述箱体通过螺栓连接，所述轴承压盖23与所述驱动齿轴2之间设有油封，所述轴承压盖23上设有第一润滑口24；所述箱体与所述驱动齿轴2另一端的轴承接触的侧面上设有第二润滑口25；所述中心齿轴4与所述调整轮5相对的一端设有第三润滑口26，所述第三润滑口26通过润滑油道通向所述中心齿轴4的径向中心外壁；所述上箱体22分别与所述齿曲柄两端的轴承相对的侧面上设有第四润滑口27和第五润滑口28，所述上箱体22顶端设有第六润滑口29；所述中心齿轴4与所述箱体之间且位于所述中心齿轴4两端的轴承外侧设有油封；还包括润滑油泵30和观测油位计31，所述润滑油泵30设置在所述箱体内侧底部，所述润滑油泵30上设有泵驱动齿轮32，所述泵驱动齿轮32与所述驱动齿轴2的齿部啮合，所述润滑油泵30的出口分别与所述第一润滑口24、第二润滑口25、第三润滑口26、第四润滑口27、第五润滑口28和第六润滑口29连通，所述观测油位计31设置在所述箱体外侧底部。

本发明的工作原理如图1所示：五套齿轮曲轴组件D与中心齿轮G的齿数相等，并且五套齿轮曲轴组件D与中心齿轮G啮合，通过齿轮轴A的动力驱动缸筒齿轮B沿着中心齿轮G的中心点C进行旋转，通过缸筒齿轮B的转动，驱动五套齿轮曲轴组件D转动，使连杆J作直线运动，驱使重块M随着缸筒齿轮B的转动按照椭圆轨迹F进行旋转运动；当旋转180°时，使重块M产生从远心点E到近心点N的变化，并且使重块M运行到远心点E、点K、点L形成的区域轨迹时，产生的离心力大于重块M运行到近心点N、点K、点L形成的区域轨迹所产生的离心力，五件重块M转动时到中心点C形成有规律的不同轨迹距离，使缸筒齿轮B产生有规律的不平衡力，达到对整个系统作功的目的，不平衡力产生在M侧，通过旋转中心齿轮G，使远心点E向箭头X或箭头Z侧进行变化，使重块M产生的不平衡力和离心力得到控制，从而实现可以调整不平衡力和离心力方向的目的。

结合上述工作原理可知：对于本实施例而言，所述缸筒齿轮3在驱动电机1和驱动齿轴2的带动下会沿所述中心齿轴4转动，缸筒齿轮3能够驱动左齿曲柄11和右齿曲柄12围绕中心齿轴4转动，左齿曲柄11和右齿曲柄12转动进而带动重块14沿椭圆轨迹运行，产生有规律的离心力和有规律的不平衡力。垂直陀螺仪6通过驱动调整轮5旋转，带动中心齿轴4顺时针或逆时针转动，使所述重块14的运行轨迹中的远心点和近心点相对于箱体产生顺时针或逆时针的相对转动，从而达到调整运行过程中产生的离心力和不平衡力方向的效果。

使用电子质量吊钩秤通过吊环34将本实施例吊起后，由桥式起重机吊起电子质量吊钩，将本发明能够控制不平衡力方向的离心力驱动装置吊离地面进行测试；测试本实施例在静止状态下的质量，通过电源为驱动电机1供电，使本实施例启动运行，驱动电机1由静止状态向额定最高转速运行过程中，垂直陀螺仪6实时进行调整，以修正本实施例的水平状态，当本实施例装置达到水平稳定状态后，电子质量吊钩秤显示的数值比本实施例在静止状态下的质量减少了约三分之一。

可以理解的是，曲柄连杆机构不限于五个，使用三个以上的曲柄连杆机构均能够使本实施例产生不平衡力，且曲柄连杆机构的数量越多所产生的不平衡力的方向和大小越稳定，而每个齿曲柄在安装时相对于相邻的齿曲柄需要沿同一旋转方向旋转360°/曲柄连杆机构的数量。

本实施例利用离心力现象和物体作圆周运动时的不平衡状态，能够把重块14产生的不平衡力始终控制在某个点或是扇形弧面区域内，使重块14产生的离心力和不平衡力，变成一种驱动力，通过调整不平衡力的方向，继而形成有效的作功，是一种全新的驱动装置，对各个领域运动物体的驱动以及运动控制都具有重要的意义。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。