专利名称：内力系统惯性仪的制作方法
专利说明内力系统惯性仪 本发明叫做内力系统惯性仪。为实现内力系统惯性的两种状态的机械装置，以揭示相互作用的物体在系统内互相产生，且共同具有的物性为内力系统的惯性及系统内所有的一定不变的等效的刚体质量和弹体张量为惯性大小的量度。
本装置中的刚体和支承弹体在相互作用下由工作圆面的共面构成一圆对称平面内力系统(以下简称为系统)，中心位置不变。系统内力为质量力和形变力，这两个力的合力为零。所受外力跟内力具有等同性，并简化为不受外力。
为了表达系统惯性的方便，把这系统叫做球面。这球面要么在水平位置上保持静止。中心位置不变。要么在斜面位置上绕中心固定点匀速转动。原来的斜面位置不变。这两种状态都保持中心位置不变，速率为零。把这叫做球面(或系统)的惯性。
取刚体为分离体。本装置中的刚体定点运动为斜面位置的圆盘和中心一边的圆球绕中心固定点的同一瞬轴转动。圆盘的原来斜面位置不变。
在内力互换部件的工作下，刚体的定点运动受到弹体动支面的原来斜面的支承。或者说，中心一边的内力矩产生力偶矩的效应。(
图19。)在中心一边的内力矩和力偶的转动作用下，刚体的定点运动为系统内力运动。或者说，刚体的定点运动不受外力。为刚体在系统内的惯性匀速转动状态。并可通过减小原来的匀速度克服各种阻力或获取系统外动力，为一不受外力的机械内动力系统。
本装置的说明分为以下几个部分(一)、本装置基本结构中的水平位置刚体的静止状态；(二)、本装置基本结构中的斜面位置刚体的转动静止状态；(三)、本装置完整结构中的刚体定点运动。(四)、本装置中的来自于系统外的阻力。(五)、本装置的两种状态与内力系统的惯性。
(一)、本装置基本结构中的水平位置刚体的静止状态 本装置的基本结构由下列部件组成一、刚体部件(简称为刚体)。二、弹体部件(简称为弹体)。三、支承部件(固定支座)。四、固定中心部件(无支持力固定球铰链)。
所设刚体由一平面圆盘和这圆盘上的一圆球所组成。(图1)。其中的圆盘为刚体的工作圆面，圆盘的中心受到无支持力固定球铰链的固定作用。
组成无支持力固定球铰链的主要零件为，球体与柱活塞连体(万向轴)，固定支柱，圆柱销轴(图2)及支承弹簧(图3)。
万向轴的支柱固联在固定支座平面的中心位置上(图5)。支柱的上端面中心处为一盲孔(滑孔)，万向轴球体的柱活塞连体装置在该滑孔内，并在孔内受一压缩弹簧的支承(图4)。万向轴自重的38牛为支承弹簧的最小工作负荷(图3)。即支承弹簧在最小工作负荷下的工作高度使万向轴处在平衡位置上。万向轴平衡位置的高度为工作高度(图4)。并把万向轴在原来的平衡位置上工作叫做无支持力。
万向轴球体的柱活塞连体内有一垂向滑槽，并在支柱的滑孔内受一圆柱销轴的固定作用。(图4)。使万向轴可上下移动，但不发生转动。当万向轴的实际工作高度有误差时，可通过支承弹簧的变形来调整工作高度。使万向轴对圆盘的支持作用限定在允许的范围内。该支承弹簧的刚度为K＝2牛·毫米。
万向轴的球体嵌入在圆盘中心的球窝内，球窝的下端有一豁口，使圆盘可绕万向轴转动。(图4)。
所设弹体由二十四只等同的固定升降压缩弹簧承载器所组成。且匀布在固定支座平面的一个同心圆上，以分别构成弹体支面的局部工作位置，并组成工作圆面。在基本结构中，压缩弹簧承载器所有的升降筒都不具有升降的功能。且在固定支座的支承下独立工作。
组成固定升降压缩弹簧承载器的主要零件为，固定升降轴，升降筒、套筒滚子、圆柱销轴、滚珠、柱活塞(图6)及主弹簧，(图7)。
所有固定升降轴匀布且固联在固定支座平面的一个同心圆上。(图5)。所有升降筒分别套置在一固定升降轴上。升降筒的上端面设有均布盲孔(滑孔)六眼，每眼滑孔内装有一柱活塞和一主弹簧。即主弹簧在孔内受到柱活塞(所传递)的压缩作用。柱活塞体内有一垂向滑槽，并在升降筒的滑孔内受一圆柱销轴的固定作用。使柱活塞可上下滑动，但不发生转动。柱活塞的上端面中心处设有半球形球窝及窝内的一滚珠。(图8)。
一柱活塞和一滚珠自重合力的9.54牛为一主弹簧的最小工作负荷。即主弹簧工作高度交变量的大小为零。(图7)。为所有主弹簧进入工作状态的临界尺寸。或者说，主弹簧形变力的配置大小决定于工作高度交变量跟刚度的乘积。
所设刚体垂直作用于弹体，并受到弹体水平面的支承。即圆盘上的圆球作用于圆盘中心，圆盘的下端面跟柱活塞上端面的所有滚珠相接触。(运动状态下，该滚珠的滚动可减小圆盘下端面的横向摩擦阻力)。
以上情形下，刚体质量力的匀布力通过滚珠和柱活塞的传递作用于主弹簧，使所有主弹簧的工作高度交变量为平均大小的11.88毫米。所设主弹簧共144只，刚度为K＝2.298牛·毫米。由主弹簧工作高度交变量平均大小的总量跟刚度的乘积可知，弹体形变力的匀布力的合力配置大小为3931.23牛。由弹体形变力的大小可知刚体质量力的配置大小为3931.23牛。即这两个力为等值，反向，共线(面)，合力为零。
以上为本装置的基本结构。结构中的刚体受到弹体的支承，并对弹体产生压缩作用。为这两个物体在相互作用下由工作圆面的共面构成一圆对称平面内力系统(以下简称为系统)，中心位置不变。系统内力为质量力和形变力，这两个力的合力为零。所受外力跟内力具有等同性，并简化为不受外力。
这两个物体在系统内互成平衡，且内力等效。彼此可以互相代替。取刚体为分离体。在弹体水平面的支承下，圆盘上的圆球作用于圆盘中心。这可以把圆盘和圆球在水平位置上的组合看成是一匀质体，所受系统内力为匀布力，匀布力的合力位置跟中心重合，力矩为零。为刚体在水平位置上的静止状态。把这个水平位置刚体的形体向一点化，这个点跟中心的固定点重合。或者说，为一孤立的静止的点。
以上条件下，取一具有相应质量的重物，并放置在圆盘中心一边的任一位置上，使圆盘在这个重物的外力作用下由原来的水平位置绕中心固定点作倾角转动，并受到弹体的斜面支承。(应保证圆盘上的圆球不偏离圆盘中心)。为刚体在斜面位置上的转动静止状态。在外力解除之后，圆盘由所在的斜面位置绕中心固定点恢复到原来的水平位置及弹体支面的斜面回复为原来的水平面。所以，本装置基本结构中的水平位置刚体的静止状态为一有固定点的有支面的孤立物体的稳定平衡。
(二)、本装置基本结构中的斜面位置刚体的转动静止状态 在水平位置刚体的静止状态下，把圆盘上的圆球由圆盘中心换位于圆盘中心的一边，并在盘壁阻力作用下保持所在位置的圆半径大小不变。为圆球的质量力集中作用在圆盘中心的一边。使圆盘由原来的水平位置绕中心固定点作倾角转动，并受到弹体的斜面支承。为刚体在斜面位置上的转动静止状态，并具有绕中心转动的趋势。所受系统内力为非匀布力，原来的匀布力的合力大小不变。
以上为，在圆球的换位作用下，刚体由原来水平位置的孤立体转变为斜面位置的组合体。其中的圆盘为圆面主体。其中的圆球为圆面主体质量所有的独立的球形连体。刚体质量原来的配置大小不变。
在圆盘斜面的强制作用下，所有升降筒内的主弹簧工作高度交变量都由原来的平均大小产生相应的变化。变化的大小在中心的两边绝对值相等，代数和等于零。原来的平均大小的总量不变。即弹体形变力原来的配置大小不变。
圆盘斜面水平倾角的夹角大小为θ＝1°42′，这使圆盘中心一边的圆球由原来的水平位置垂直下移的大小为11.88毫米。(图9)。跟圆球所在位置相应工作的一压缩弹簧承载器升降筒内的主弹簧工作高度交变量由原来平均大小的11.88毫米增大到23.76毫米。即主弹簧的工作高度在中心一边的最大交变量为23.76毫米，在中心另一边的最小交变量为零。
以上情形下，由各升降筒内的主弹簧工作高度交变量跟刚度的乘积可知弹体形变力的非匀分布的状况。(图9)。形变力的非匀布力在中心两边相对大小的差为中心一边的形变力的合力矩各分力的合力。由各分力所在局部位置的斜率跟圆半径的乘积可知各分力的力臂大小。由各分力跟力臂的乘积相加可知，中心一边的形变力的合力矩为M合＝F·L＝787.07牛·米。
为了使中心一边的内力矩的代数和等于零，圆盘中心一边的圆球质量力的配置大小为1967.68牛。由圆球的质量力跟力臂(圆半径)的乘积可知，中心一边的质量力的力矩为M＝F·L＝787.07牛·米。
为了相应于以上情形，圆球质量力的集中力配置大小为1967.68牛，圆盘质量力的匀布力的合力配置大小为1963.55牛。刚体质量力原来配置大小的3931.23牛不变。(图9)。
以上条件下，圆盘上的圆球在圆盘中心的一边所受盘面的斜面支持和盘壁阻力形成凹面，圆球在凹面底部所受支持不变，重心高度不变。当这圆球在外力作用下沿盘壁偏离原来的位置，斜面位置的圆盘绕中心固定点转动为随同中心一边的圆球偏离原来的位置。在外力解除之后，圆球在原来的凹面底部所受支持不变，重心高度不变。为圆盘的原来斜面位置不变。即刚体的重心在中心一边的降低高度不变及弹体支面的原来斜面不变。所以，本装置基本结构中的斜面位置刚体的转动静止状态为一有固定点的有支面的组合物体的随遇平衡。
(三)、本装置完整结构中的刚体定点运动 在本装置的基本结构完成之后，把内力互换部件进入工作状态。该部件由二十四组压缩传动件和二十四组固轴转动等臂杠杆所组成。
组成压缩传动件的主要零件为，压缩键、滚珠、有臂活塞、套筒滚子(图10)及复位弹簧(图11)。
压缩传动件的装配如下，圆盘中心一边的圆球沿盘壁滚动的轨道为盘面上的一环形凹槽，该凹槽内设有均布滑孔二十四眼(图1)，所设压缩键分别装置在一滑孔内。压缩键的柱体内有一垂向滑槽，并在圆盘的滑孔内受一圆柱销轴的固定作用。使压缩键可由原来的位置下移或恢复原位(图12)。
为了相应于圆球的滚动压缩，压缩键的上端面为孤形斜面(也可设计成斜面，以减小圆球的运动阻力)，斜面顶点高度的28.88毫米为下移的最大尺寸(图10、图12)。
各组压缩传动件分别借助一压缩弹簧承载器固定升降轴的支持。即固定升降轴的上端面中心处为一盲孔(滑孔)，滑孔的两边为开口滑槽。有臂活塞装置在该滑孔内，其两侧的横臂可在开口槽内上下滑动。有臂活塞在滑孔内受一复位弹簧的支承。(在复位弹簧的支承下，压缩传动件可随圆盘上下移动及压缩键所受圆球压缩的下移可恢复原位)。有臂活塞上端面的中心处设有半球形球窝及窝内的一滚珠。该滚珠跟压缩键下端面的凹面相接触(图12)。(运动状态下，该滚珠在凹面内的滚动可减小压缩键下端面的横向摩擦阻力及滚珠和压缩键的相应工作位置不变)。
一组压缩传动件自重的44.99牛为一复位弹簧的最小工作负荷(图11)。即复位弹簧工作高度交变量的大小为零。为所有复位弹簧进入工作状态的临界尺寸。或者说，复位弹簧形变力的配置大小决定于工作高度交变量跟刚度的乘积，并且为弹体形变力的配置所有。
压缩传动件进入工作后，当圆盘上的圆球作用于圆盘中心，圆盘的原来水平位置高度不变。为了相应于压缩传动件的复位弹簧所受工作负荷，给刚体增大部分质量。这部分质量所具有的质量力的匀布力通过圆盘滑孔内的圆柱销轴作用于压缩键，并经由滚珠和有臂活塞的传递作用于复位弹簧(图12)。使所有复位弹簧的工作高度交变量大小相等。并相应于主弹簧工作高度交变量平均大小的11.88毫米。所设复位弹簧共24只，刚度为K＝2.325牛·毫米。由复位弹簧工作高度交变量平均大小的总量跟刚度的乘积可知，复位弹簧形变力的配置大小为662.9牛，并且为弹体形变力的配置所有。这使弹体形变力的配置大小由原来的3931.23牛增大到4594.13牛。由弹体形变力的大小可知刚体质量力的配置大小为4594.13牛。
压缩传动件进入工作后，当圆盘上的圆球沿盘壁作用在凹槽的任一位置上(不考虑圆球对压缩键的压缩作用)，圆盘的原来斜面位置不变。所有压缩传动件分别在中心的一边随圆盘由原来的水平位置上移或下移的大小一定，其复位弹簧工作高度交变量由原来平均大小所产生的变化相应于主弹簧的变化。即复位弹簧的工作高度在中心一边的最大交量为23.76毫米，在中心另一边的最小交变量为零。
以上情形下，由各复位弹簧工作高度交变量跟刚度的乘积可知复位弹簧形变力的非匀分布的状况。由复位弹簧和主弹簧在各局部位置上的形变力的大小可知弹体形变力的非匀分布的状况。(参看图18)。弹体形变力的非匀布力在中心两边相对大小的差为中心一边的形变力的合力矩各分力的合力。由各分力跟力臂的乘积相加可知，中心一边的形变力的合力矩为M合＝F·L＝919.79牛·米。
为了使中心一边的内力矩的代数和等于零，圆球质量力的集中力配置大小为2299.48牛。由圆球的质量力跟力臂(圆半径)的乘积可知，中心一边的质量力的力矩为M＝F·L＝919.79牛·米。
为了相应于以上情形，圆球质量力的集中力配置大小为2299.48牛，圆盘质量力的匀布力的合力配置大小为2294.65牛。刚体质量力原来配置大小的4594.13牛不变。(参看图18)。
以上情形下，各组压缩传动件分别在中心的一边随圆盘由原来的水平位置上移或下移的大小一定(不考虑压缩键所受圆球压缩的下移)。上下移动垂直距离的最大尺寸为23.76毫米。其复位弹簧原来所受工作负荷平均大小的合力不变。为了表达的方便，把压缩传动件随圆盘上下移动的最大尺寸叫做压缩传动件的无荷工作行程。
圆盘中心一边的圆球在凹槽的支承下作用于凹槽内的压缩键。圆球要么垂直作用于一只压缩键的斜面顶点，要么同时作用于两只压缩键(图12)，这两只压缩键下移总量的28.88毫米跟一只压缩键下移的最大尺寸相等。压缩键的下移为圆球质量的增大部分所具有的一个质量力以克服压缩键回复力(阻力)的方式通过滚珠和有臂活塞的传递作用于复位弹簧。并使该复位弹簧增大部分工作负荷。为了表达的方便，把压缩键所受圆球压缩的下移叫做压缩传动件的载荷工作行程。载荷工作行程和无荷工作行程的总量为总行程的52.64毫米。
以上情形下，把圆球所在位置的序号编为局部位置①。当圆球在局部位置①上垂直作用于一压缩键的斜面顶点，该压缩键所在的一组压缩传动件下移的28.88毫米为载荷工作行程。并使相应工作的一复位弹簧工作高度交变量由原来无荷行程的23.76毫米增大到总行程的52.64毫米。由这复位弹簧工作高度交变量的增大部分跟刚度的乘积可知，该复位弹簧在局部位置①上所增大的一个形变力的大小为N＝K·F＝2.325×28.88＝67.15牛(图18)。复位弹簧所增大的一个形变力为圆球在局部位置①上克服压缩键回复力(阻力)所损失的大小相等的一个质量力。为了使圆盘的原来斜面位置不变，就圆球所损失的一个质量力给圆球增大相应的质量。使圆球的质量所具有的质量力由原来的2299.48牛增大到2366.63牛。
为了相应于以上情形，圆球质量力的集中力配置大小由原来的2299.48牛增大到2366.63牛，圆盘质量力的匀布力的合力原来配置大小的2294.65牛不变。刚体质量力的配置大小由原来的4594.13牛增大到4661.28牛(图18)。
局部位置①为压缩传动件的载荷工作位置(图18)。即一组压缩传动件的复位弹簧所增大的一个形变力跟圆球质量的增大部分所具有的一个质量力作用在这个局部位置上。由这两个力分别跟力臂(圆半径)的乘积可知，这两个力在中心一边分别所形成的力矩为M＝F·L＝67.15×0.4＝26.86牛·米。并使中心一边的质量力的力矩和形变力的合力矩分别由原来的919.79牛·米增大到946.65牛·米。这两个力矩的大小相等，转动方向相反，为中心一边的内力矩的代数和等于零。
以上为，压缩传动件进入工作后，当圆盘上的圆球沿盘壁作用在凹槽的任一位置上，圆球质量力的集中力在克服压缩键回复力的情形下保持圆盘的原来斜面位置不变及压缩传动件下移的载荷工作行程不变。当圆球在外力作用下沿压缩键阻力方向偏离原来的位置，圆球质量力的集中力在克服压缩键阻力的情形下保持圆盘的原来斜面位置不变及压缩传动件以互相交替的轮换工作方式保持下移的载荷工作行程不变。为相应工作的等臂杠杆进入工作具备了载荷行程的条件。
所设固轴转动等臂杠杆为二十四组，共四十八只。即对称布置，共同工作的两杠杆为一组。以下简称为杠杆。
组成杠杆的主要零件为，支座、支轴及力臂(图13)。杠杆的所有支座匀布且固联在固定支座的两个同心圆上(图5)。即共同工作的两杠杆的支座对称布置在一压缩弹簧承载器升降筒的两侧，且在中心一边的同一条水平轴线上。在平面图上，杠杆力臂的布置为平行于平分弦(图14)。
当圆盘上的圆球作用于圆盘中心，各组压缩传动件分别在中心的一边随圆盘处在原来的水平位置上。跟压缩传动件相应工作的杠杆布置在斜面位置上。即杠杆力臂的布置为互相交叉且重叠在斜面位置上(图15)。杠杆两端所在位置的高度分别为原来的水平位置高度(图16)。
杠杆的所有动力臂在支轴的一边为上倾角，且排列在逆时针方向。并分别跨越一相邻的局部位置跟另一局部位置上的压缩传动件的有臂活塞相应工作。其间的连接为动连接。即有臂活塞横臂轴的套筒滚子可在动力臂的横向滑槽内滚动(图16)。为动力臂随有臂活塞上下移动。
杠杆的所有阻力臂在支轴的一边为下倾角，且排列在顺时针方向。并分别跨越一相邻的局部位置跟另一局部位置上的压缩弹簧承载器的升降筒相应工作。其间的连接为间歇性接触连接。连接工作时，升降筒横臂轴的套筒滚子可在阻力臂的滑面上滚动(图16)。为升降筒随阻力臂上下移动(在实际应用中，可给杠杆阻力臂加装有滑槽的连杆，使升降筒横臂轴的套筒滚子可在连杆的滑槽内滚动，以保证升降筒和阻力臂连动的可靠性)。
阻力臂跟升降筒横臂轴套筒滚子之间垂直距离的11.88毫米为阻力臂由原来水平位置上移的无荷工作行程(图16)。
升降筒外侧的横臂设有矩形孔，在升降筒外侧工作的阻力臂跨越相邻的局部位置为穿越该孔。并可在该孔内上下移动(图15，图16)。
杠杆的以上布置是为了使周向排列的杠杆能具有足够的力臂长度以及能跨越相邻的局部位置连续工作而互不影响。
以上为本装置的完整结构。在本装置的完整结构中，当圆盘上的圆球作用于圆盘中心，刚体受到弹体水平面的支承。为刚体在水平位置上静止状态。所设压缩传动件不受圆球压缩，并分别在中心的一边随圆盘处在原来的水平位置上(图17)。
当圆盘上的圆球由圆盘中心换位于圆盘中心的一边，且在盘壁阻力和凹槽的支承下作用于局部位置①(不考虑凹槽内的压缩键所受圆球压缩的下移)。刚体受到弹体的斜面支承。为刚体在斜面位置上的转动静止状态。在圆盘斜面的强制作用下，局部位置①上的一组压缩传动件随圆盘由原来的水平位置下移的11.88毫米为无荷工作行程，并通过有臂活塞的传递作用于相应工作的杠杆，使该杠杆的阻力臂上移11.88毫米。为该阻力臂跟相应工作的局部位置⑤上的压缩弹簧承载器的升降筒横臂轴套筒滚子相接触。并使该升降筒处在上移的临界状态。
当圆球在局部位置①上垂直作用于一压缩键的斜面顶点，该压缩键所在的一组压缩传动件下移的载荷工作行程为28.88毫米。并通过有臂活塞的传递作用相应工作的杠杆，使该杠杆阻力臂上移的载荷行程为28.88毫米。该阻力臂上移的载荷行程使相应工作的局部位置⑤上的升降筒由上移的临界状态沿固定升降轴上移28.88毫米(在内力互换部件的传递作用下，圆球的质量力远大于该升降筒内的主弹簧形变力。并对该升降筒的上移产生强制作用)。该升降筒的上移使其内部的主弹簧下端面受到反压缩，并产生(或增大)一个形变力。由该升降筒内的6只主弹簧所增大的工作高度交变量的总量跟刚度的乘积可知，支承弹体在局部位置⑤上所增大的一个形变力的大小为N＝6F·K＝6×28.88×2.298＝398.2牛(图19)。
局部位置⑤所增大的一个形变力为圆球在局部位置①上克服压缩键回复力(阻力)所损失的大小相等的一个质量力。为了使圆盘的原来斜面位置不变，就圆球所损失的一个质量力给圆球增大相应的质量。使圆球质量所具有的质量力由原来的2366.63牛增大到2764.83牛。
为了相应于以上情形，圆球质量力的集中力配置大小由原来的2366.63牛增大到2764.83牛，圆盘质量力的匀布力的合力原来配置大小的2294.65牛不变。刚体质量力的配置大小由原来的4661.28牛增大到5059.48牛(图19)。
以上为圆球质量的增大部分所具有的一个质量力以克服压缩键回复力(阻力)的方式通过内力互换部件的压缩传动件和杠杆的传递互换为大小相等的且不在同一条直线上的形变力。这两个力在互换的过程中所产生的力偶的转动作用随圆球的位置变化保持不变。为中心一边的内力矩所具有的力偶矩的效应。
力偶的两个力在中心一边的作用点位置为局部位置①和⑤，把这两个局部位置叫做杠杆的载荷工作位置(图19)。这两个局部位置之间垂直距离大小的400毫米为力偶臂(图14)。由力偶的一个力跟力偶臂的乘积可知，力偶矩为M＝F·d＝398.2×0.4＝159.28牛·米。
在中心一边的内力矩和力偶的转动作用下，斜面位置的圆盘和中心一边的圆球绕中心固定点同一瞬轴转动。圆盘的原来斜面位置不变。把这叫做刚体的定点运动。所受系统内力的合力为零。中心一边的内力矩的代数和等于零，并具有力偶矩的效应。为刚体的定点运动在系统内力作用下满足三个要素。即动量平衡，动量矩平衡及作用与反作用。
圆盘中心一边的圆球所受盘面的支点跟中心的连线为圆盘和圆球的同一条瞬轴，这条瞬轴绕中心的垂线旋转，所在方位不变。
局部位置⑤上的升降筒沿固定升降轴的上移，使其内部的主弹簧下端面受到反压缩，其上端面原来所受圆盘斜面正压缩而具有的一个形变力的大小不变。这个形变力大小的287.13牛(图18)及轮换工作中的两只升降筒自重的140牛为圆球在局部位置①上通过内力互换部件所受的来自于系统外的阻力。为了克服这外阻力给圆球增大部分质量所具有的一个质量力的大小为427.13牛。圆球克服外阻力所具有的这个质量力跟内力的配置大小无关。为了表达内力运动的方便，把圆球的这个质量力忽略不计，以待下文在系统外阻力中提及。并把圆盘的原来斜面位置看成不变。即刚体定点运动原来所受系统内力不变。并被认为不受其他的力。
本装置为一低速运动的机械装置，这可以把刚体的圆对称平面任意力系看成是平面平行力系，并且是平面任意力系的一种特殊情况。为了能在低速状态下保证运动的可靠性，可给圆盘中心一边的圆球增大阻力或由圆球输出外动力来控制运动过程中的匀速度大小。在实际应用中，可将圆球改制成受中心牵连的滚动碾子，并推动加装的齿轮。
为了表达平衡运动的方便，把刚体的质量力沿静法线方向的作用看成不变，以相应于弹体的线性胀力。使内力的质量力和形变力相平衡。
以上条件下，就刚体的定点运动及内力互换的作用可以换一个说法。即，圆球质量的增大部分所具有的一个质量力以克服压缩键阻力的方式通过压缩传动件和杠杆的传递互换为大小相等的且不在同一条直线上的形变力。这个形变力在中心一边的作用点位置跟圆球所在位置之间垂直距离的夹角大小为θ＝60°，(理论要求为不大于90°)这使内力的形变力在圆球运动方向两端的非匀分布不再对称。且在一局部位置上形成内力互相作用的强向，所产生的内力差运动作用使弹体支面的斜面转变为动支面。并随圆盘和圆球同时偏离原来的位置保持动支面的原来斜面不变。在弹体动支面的原来斜面支承下，斜面位置的圆盘和中心一边的圆球绕中心固定点连续不断地同时偏离原来的位置。圆盘的原来斜面位置不变。即刚体的重心在中心一边的降低高度不变。为一有固定点的有动支面的组合物体的随遇平衡匀速状态。把这简称为有固定点的刚体的平衡运动。以上也可以简单地说成是，斜面位置刚体的圆面主体和中心一边的球形连体绕中心固定点的两种不同方式的自由回转。刚体的原来斜面位置不变。
取圆球为分离体。在弹体动支面的原来斜面支承下，斜面位置的圆盘绕中心固定点偏离原来位置的作用使中心一边的圆球在原来的凹面底部受到沿压缩键阻力方向向下的斜面支承，重心降低。并由重心降低的作用克服压缩键阻力，且在克服压缩键阻力的过程中沿压缩键阻力方向在一水平面内绕中心的垂线滚动。为圆球随同圆盘连续不断地偏离原来的位置。圆球的原来位置不变及重心降低的高度不变。为一有斜面支承的有阻力的物体的不稳平衡匀速状态。
(四)、本装置中的来自于系统外的阻力 本装置中的刚体定点运动所受系统内力发生运动的原因决定于中心一边的内力矩所产生的力偶矩的效应。在内力互换部件的工作下，圆盘中心一边的圆球质量的增大部分所具有的一个质量力以克服压缩键阻力的方式通过压缩传动件和杠杆的传递互换为大小相等的且不在同一条直线上的形变力。这两个力在互换的过程中所产生的力偶的转动作用随圆球的位置变化保持不变。为中心一边的内力矩所具有的力偶矩的效应。
以上为，在内力互换部件的工作下，中心一边的力偶的转动作用决定于圆球质量的增大部分所具有的一个质量力。这使圆球的质量力为系统内力运动的事实上的主动力，并受到来自于系统外的各种阻力的作用。所受各种外阻力的合力为629.51牛。其中一、机械磨擦阻力为202.38牛。(为总动力10118.96牛的2％)。二、其他阻力为427.13牛。(为圆球通过内力互换部件所受的来自于系统外的阻力。见第13页)。
为了克服系统外阻力，给圆球增大部分质量所具有的一个质量力的大小为629.51牛。这使圆球质量力的集中力配置大小由原来的2764.83牛增大到3394.34牛。并且为圆球的实际工作载荷。为了表达内力运动的方便，把圆球克服系统外阻力所具有的一个质量力忽略不计，使刚体定点运动原来所受系统内力不变。并被认为不受其他的力。
就本装置中的系统外阻力可以换一个说法。即，在内力互换部件的工作下，刚体的定点运动受到弹体动支面的原来斜面的支承。在弹体动支面的原来斜面支承下，刚体的定点运动为系统内力运动。或者说，刚体的定点运动不受外力，为刚体在系统内的惯性匀速转动状态。当所受机械磨擦阻力及其他阻力的大小一定，且在允许的范围内，其既不能阻止运动的发生，也不能改变运动过程中的匀速度大小。其只能使原来的匀速度减小。这可以通过减小原来的匀速度克服各种阻力或获取系统外动力。为一不受外力的机械内动力系统。
(五)、本装置的两种状态与内力系统的惯性 在本装置的运动状态下，当圆盘上的圆球由圆盘中心的一边换位于圆盘中心，刚体受到弹体水平面的支承。为这两个物体的共面(球面)在水平位置上的静止状态，所受系统内力为匀布力，匀布的合力位置跟中心重合，力矩为零。所设内力互换部件自行停止工作。即压缩传动件不受圆球压缩，并分别在中心的一边随圆盘处在原来的水平位置上。为本装置的运动状态转换为静止状态。
在本装置的静止状态下，当圆盘上的圆球由圆盘中心换位于圆盘中心一边的沿盘壁的任一位置上，刚体的定点运动受到弹体动支面的原来斜面的支承。为这两个物体的共面(球面)在斜面位置上绕中心固定点匀速转动。原来的斜面位置不变。把这叫做球面运动。所受系统内力的合力为零。中心一边的内力矩的代数和等于零，并具有力偶矩的效应。所设压缩传动件在圆球的滚动压缩下以互相交替的轮换工作方式保持内力互换部件的工作效果不变。为本装置的静止状态转换为匀速转动状态。
以上为本装置的两种状态，这两种状态的转换决定于圆盘上的圆球换位作用。在这两种状态下，本装置中的球面要么在原来的水平位置上保持静止。中心位置不变。要么在斜面位置上绕中心固定点匀速转动。原来的斜面位置不变。这两种状态都保持中心位置不变，速率为零。把这叫做球面的惯性或球形系统的内惯性。
球面所在的球形系统要么在一空间里保持静止。中心位置不变。即中心的铅直轴跟中心的垂线重合。要么在原来的空间里绕中心固定点匀速摇动。即中心的铅直轴绕中心的垂线旋转，所在方位不变。其上各点作圆周运动。这两种状态都保持原来所在的空间位置不变，速率为零。把这叫做球形系统的外惯性。并把球形系统的内、外惯性统称为系统的惯性。
就系统的惯性也可以说成是，刚体和支承弹体在相互作用下组成系统，中心位置不变。这两个物体在系统内互相产生，且共同具有的物性为系统内的惯性。系统内所有的一定不变的等效的刚体质量和弹体张量为惯性大小的量度。
本装置可通过圆盘上的圆球换位来实现内力系统惯性的两种状态的转换，所以把本装置叫做内力系统惯性仪。
就系统的惯性可以换一个说法。即，所设刚体和支承弹体在系统内为两种不同的物体。其区别在于，刚体产生力作用的物量为质量，且决定于内部物质的密度。并具有质量力的集中作用的特征。支承弹体产生力作用的物量为张量，且决定于所受压缩的变形量。并具有形变力的分布作用的特征。这两种物量的力作用方式不同，且内力等效。或者说，这两种物量的惯性作用大小相等。刚体的变动为位变保持原来的位置不变，并由位变使弹体产生形变。支承弹体的变动为形变保持原来的变形不变，并由形变使刚体产生位变。这两种变动的方式不同，为两种不同的物体在位变和形变的互相变动作用下共同保持原来的形态不变。为了表达两种不同物体的方便，以下把这两个不同的物体称做异性的两物体。
刚体在系统内受到弹体的支承，并对弹体产生压缩作用。刚体所受支承作用为弹体的反压缩的作用。同时，这两个物体间也具有回复和反回复的作用。为异性的两物体在相互作用的同时也相互反作用。即相互作用的异性物体互为反物体。这可以把异性物体间的有作用看成无作用，为不可分离的相接触的状态。彼此相互依存，互为一体。刚体质量和弹体张量的作用在触面的两边相称。为互相接触的异性两物体在作用相称，形体同一的条件下组成相称系统(以下简称为称系)，中心位置不变。这可以把组成称系的理念简称为相称同一。
称系所受外力转化为向心趋势的内力。中心对内力的反作用产生离心趋势的反内力，并对外力产生反作用。为称系不受外力。或者说，称系所受外力作用跟中心对外力的反作用是形成内力和反内力的成因。把这成因叫做中心的拉撑作用，为形成称系的最基本的等相互作用。这可以把内力和反内力叫做中心的引力和斥力。这两个力的合力在中心两侧分别为零，中心不受力作用。
在中心引力和斥力的作用下，异性两物体分别在中心的一边形成物体的中心(简称为物心)。即刚体的质心和弹体的形心。在物心的作用下，异性两物体要么分别为一称体(即物心跟中心重合)，且在水平位置触面的两边相称静止。中心位置不变。要么分别为一不称体(即物心偏离中心)，且在斜面位置触面的两边绕中心固定点相称运动。触面的原来斜面位置不变。这两种相称状态都保持中心位置不变，速率为零。把这叫做异性相称体的惯性。简称为称系的内惯性。即异性两物体在相称状态下互相产生，且共同具有的物性为称系的内惯性。称系内所有的作用相称的刚体质量和弹体张量为惯性大小的量度。
说明书附图目录 1、刚体部件零件图(代刚体部件装配图) 2、固定中心部件(无支持力固定球铰链零件图) 3、固定中心部件(万向轴支承弹簧工作图) 4、固定中心部件(无支持力固定球铰链装配图) 5、支承部件(固定支座) 6、弹体部件(固定升降压缩弹簧承载器零件图) 7、弹体部件(主弹簧工作图) 8、弹体部件(固定升降压缩弹簧承载器装配图) 9、斜面位置刚体的转动静止状态受力图(一) 10、内力互换部件(压缩传动件零件图) 11、内力互换部件(复位弹簧工作图) 12、内力互换部件(压缩传动件装配图) 13、内力互换部件(周列等臂杠杆零件图) 14、内力互换部件(周列等臂杠杆装配图一) 15、内力互换部件(周列等臂杠杆装配图二) 16、内力互换部件(周列等臂杠杆装配图三) 17、内力互换部件装配图(代内力系统惯性仪总装配图) 18、斜面位置刚体的转动静止状态受力图(二) 19、刚体定点运动受力图 注本制图为结构简图，所有尺寸为基本尺寸。
权利要求
1.本发明叫做内力系统惯性仪。以下称做本装置。
本装置中的刚体定点运动为系统内力运动。或者说，刚体的定点运动不受外力。为刚体在系统内的惯性匀速转动状态。并可通过减小原来的匀速度克服各种阻力或获取系统外动力。为一不受外力的机械内动力系统。
本装置中的刚体由一平面圆盘和这圆盘上的一圆球所组成。其中的圆盘为刚体的工作圆面，圆盘的中心受到无支持力固定球铰链的固定作用。支承弹体由二十四只等同的固定升降压缩弹簧承载器所组成，且匀布在固定支座平面的一个同心圆上，以分别构成弹体支面的局部工作位置，并组成工作圆面。所设刚体受到弹体的支承，并对弹体产生压缩作用。为这两个物体在相互作用下由工作圆面的共面构成一圆对称平面内力系统(以下简称为系统)，中心位置不变。系统内力为质量力和形变力，这两个力的合力为零。所受外力跟内力具有等同性，并简化为不受外力。
这两个物体在系统内互成平衡，且内力等效。彼此可以互相代替，取刚体为分离体。在弹体水平面的支承下，圆盘上的圆球作用于圆盘中心。这可以把圆盘和圆球在水平位置上的组合看成是一匀质体，所受系统内力为匀布力，匀布力的合力位置跟中心重合，力距为零。为刚体在系统内的惯性静止状态。
在弹体动支面的原来斜面支承下，斜面位置的圆盘和中心一边的圆球绕中心固定点同一瞬轴转动。圆盘的原来斜面位置不变。把这叫做刚体的定点运动。所受系统内力的合力为零。中心一边的内力矩的代数和等于零，并具有力偶矩的效应。为刚体的定点运动在系统内力作用下满足三个要素。即动量平衡，动量矩平衡及作用与反作用。或者说，在弹体动支面的原来斜面支承下，刚体的定点运动不受外力。为刚体在系统内的惯性匀速转动状态。
其特征是在相互作用的物体间设置内力互换部件。该部件由二十四组压缩传动件和二十四组(即四十八只)固轴转动等臂杠杆所组成。当斜面位置的圆盘和中心一边的圆球绕中心固定点连续不断地同时偏离原来的位置(即圆盘和圆球的同一瞬轴转动)，所设压缩传动件受到圆球的滚动压缩，并以互相交替的轮换工作方式保持下移的大小不变。压缩传动件的下移作用于相应工作杠杆的动力臂，该杠杆阻力臂的上移使相应工作的压缩弹簧承载器的升降筒沿固定升降轴上移。(在内力互换部件的传递作用下，圆球的质量力远大于该升降筒内主弹簧的形变力。并对该升降筒的上移产生强制作用。)该升降筒的上移使其内部的主弹簧下端面受到反压缩，并产生(或增大)一个形变力。为圆球质量的增大部分所具有的一个质量力以克服压缩键阻力的方式通过压缩传动件和等臂杠杆的传递互换为大小相等的且不在同一条直线上的形变力。这个形变力在中心一边的作用点位置跟圆球所在位置之间垂直距离的夹角大小为θ＝60°，这使内力的形变力在圆球运动方向两端的非匀分布不再对称。且在一局部位置上形成内力互相作用的强向，所产生的内力差运动作用使弹体支面的斜面转变为动支面，并随圆盘和圆球同时偏离原来的位置保持动支面的原来斜面不变。在弹体动支面的原来斜面支承下，斜面位置的圆盘和中心一边的圆球绕中心固定点连续不断地同时偏离原来的位置。圆盘的原来斜面位置不变。即刚体的重心在中心一边的降低高度不变。把这叫做有固定点的有动支面的组合物体的随遇平衡匀速状态。并简称为有固定点的刚体的平衡运动。
取圆球为分离体。在弹体动支面的原来斜面支承下，斜面位置的圆盘绕中心固定点偏离原来位置的作用使中心一边的圆球在原来的凹面底部受到沿压缩键阻力方向向下的斜面支承，重心降低。并由重心降低的作用克服压缩键阻力，且在克服压缩键阻力的过程中沿压缩键阻力方向在一水平面内绕中心的垂线滚动。为圆球随同圆盘连续不断地偏离原来的位置。圆球的原来位置不变及重心降低的高度不变。为一有斜面支承的有阻力的物体的不稳平衡匀速状态。
就有固定点的刚体的平衡运动及内力互换的作用可以换一个说法。即，圆盘中心一边的圆球质量的增大部分所具有的一个质量力以克服压缩键阻力的方式通过压缩传动件和等臂杠杆的传递互换为大小相等的且不在同一条直线上的形变力。这两个力在互换的过程中所产生的力偶的转动作用随圆球的位置变化保持不变，为中心一边的内力矩所具有的力偶矩的效应。在中心一边的内力矩和力偶的转动作用下，斜面位置的圆盘和中心一边的圆球绕中心固定点同一瞬轴转动。圆盘的原来斜面位置不变。把这叫做刚体的定点运动。所受系统内力的合力为零。中心一边的内力矩的代数和等于零，并且有力偶矩的效应。为刚体的定点运动满足三个要素。即动量平衡，动量矩平衡及作用与反作用。
圆盘中心一边的圆球所受盘面的支点跟中心的连线为圆盘和圆球的同一条瞬轴，这条瞬轴绕中心的垂线旋转，所在方位不变。
以上为，在内力互换部件的工作下，刚体的定点运动受到弹体动支面的原来斜面的支承。或者说，中心一边的内力矩产生力偶矩的效应。在中心一边的内力矩和力偶的转动作用下，刚体的定点运动为系统内力运动。或者说，刚体的定点运动不受外力。为刚体在系统内的惯性匀速转动状态。并可通过减小原来的匀速度克服各种阻力或获取系统外动力。为一不受外力的机械内动力系统。
全文摘要
本发明叫做内力系统惯性仪。为实现内力系统惯性的两种状态的机械装置。取刚体为分离体。刚体在系统内的惯性匀速转动状态为刚体的定点运动。即斜面位置的圆盘和中心一边的圆球绕中心固定点的同一瞬轴转动。圆盘的原来斜面位置不变。在内力互换部件的工作下，刚体的定点运动受到弹体动支面的原来斜面的支承。或者说，中心一边的内务矩产生力偶矩的效应。在中心一边的内力矩和力偶的转动作用下，刚体的定点运动为系统内力运动。并可通过增大圆球的质量来增大其主动力，以克服系统外阻力。以及可通过减小原来的匀速度输出外动力，为一不受外力的机械内动力系统。
文档编号F03G7/10GK101201043SQ20061009486
公开日2008年6月18日 申请日期2006年7月1日 优先权日2006年7月1日
发明者邵乐民 申请人:邵乐民