专利名称：按周期输出力的离心转动装置的制作方法
技术领域：
本发明属于一种力的输出装置，具体地说，使离心转动机构经周期变速产生离心合力的一种按周期输出力的离心转动装置。
背景技术：
按照经典力学原理，离心力是无法成为系统的动力的。牛顿惯性定律告诉我们，在没有外力的情况下，系统将保持静止状态或匀速直线运动状态。换句话说，离心力无法改变系统的运动状态。
这里要说的是一种利用离心力原理，改变系统运动状态的装置。离心力产生于物体的转动，而这种运动是一个周期，一个周期的在一个圆周内360度的连续的转动，这样就造成了离心力的连续，但是力的方向周期性的不断变化。这种情况下离心力只能使受力物体产生周期性的往复震动，无法形成系统前进的动力。要把离心力转换为系统的动力还需要经过一定的转化。
既然离心力是在一个圆周360度内方向不断变化的力，那么可不可以使系统离心力的合力成为系统的动力？因此，研制开发一种将离心力转换为系统的动力的装置，是十分必要的。
发明内容
本发明针对上述课题而提供一种按周期输出力的离心转动装置，它是将物体转动的一个周期内，使得沿某个方向的离心力加强，同时把沿这个方向的相反方向的离心力减弱，这样在转动物体的一个转动周期内，沿离心力加强方向的离心力的合力大于离心力减弱方向的离心力的合力，根据力的合成原理整个物体就受到一个朝离心力加强方向的力的作用，这种情况下，离心力就形成了系统的动力，同时这种动力是在系统内部产生的，不需要外力的作用，这样离心力就改变了系统的运动状态，使该装置沿固定方向前进。
本发明的目的是采用如下技术方案来实现的按周期输出力的离心转动装置，特征在于其结构由机架、动力机、主轴、调速器、离心转动机构组成，在机架上装设动力机，动力机轴上连接主轴的一端，主轴的另一端与离心转动机构相接，于主轴上连接调速器，通过调速器驱动离心转动机构作周期变速转动。
所述的动力机或是直流电机，或是交流电机。
所述的调速器，当采用直流电机时，于主轴上套装电刷式的调速器。当采用交流电机时，于主轴上连接交流调速器。
所述的离心转动机构，或是转轮式或是转臂式。
所述的转轮式的离心转动装置，或是在主轴上连接转轮，或是在主轴上连接传动机构，传动机构上连接转轮。
所述的转臂式的离心转动装置，由转动臂、重物组成，或是在主轴上铰接转动臂的一端，转动臂的另一端系接重物；或是在主轴上连接传动机构，传动机构轴上铰接转动臂的一端，转动臂的另一端系接重物。
所述的离心转动机构作周期变速转动，在调速器的控制下，使物体转动的每一个周期内，一半周期内驱动离心转动机构的转速增大，而另一半周期内驱动离心转动机构的转速减少的周期变速转动。
本发明的原理分述于下由物体转动一圆周360度运动的分析得出，要使离心力成为系统的动力，也就是说，在一个运动周期内使某一个方向的离心力增强，同时，与它相反方向的离心力减弱，这样离心力的有效分力的合力的方向就沿着离心力增强方向，这样离心力成为了系统的动力。但在物体转动一周期运动的过程中，这种离心力还有一个缺点就是使系统运动的力是由正方向的力和反方向的力合成，我们需要做的是把反方向的离心力去掉，只剩下正方向的离心力作用，或者把反方向的离心力尽量减小。
所述动力机驱动离心转动机构在调速器控制下形成在半周内带动离心转动机构转速增大，在相对的另一半周的速度相对减少。根据离心力公式F＝MV2/R可知，这样做所取得的效果是在一个转动周期内使朝某个方向的离心力得到进一步的增强，同时使该方向的反方向的离心力减弱。
综以上所采取的技术措施，实现本发明的目的。
本发明的有益效果是一、用离心力原理，在物体的一个转动周期内，使得沿某个方向的离心力加强，同时沿这个方向的相反方向的离心力减弱，这样在转动物体的一个转动周期内，即沿离心力加强方向的离心力的合力大于离心力减弱方向的离心力的合力，根据力的合成原理整个物体就受到一个朝离心力加强方向的力的作用，同时这种动力是在系统内部产生的，不需要外力的作用，在这种离心合力的一个周期又一个周期的持续作用下，该装置沿固定方向前进；或者把反方向的离心力去掉，只剩下正方向的离心力作用，或者把反方向的离心力尽量减小，使该装置沿固定方向前进。
二、本发明力的输出装置可以应用于汽车、航空国防等领域；如现在的汽车刹车，以及改变卫星飞行轨道，缓冲宇宙飞船着陆时的重力，尤其是，本发明力的输出装置还可以应用于自动玩具上，作为该玩具的运动的驱动力。
本发明共有六幅附图。其中附图1是本发明的主视结构示意图。
附图2是本发明的具体实施例的主视结构示意图。
附图3是本发明的具体实施例的运动轨迹图。
附图4是本发明的具体实施例的转速变化图。
附图5是本发明的具体实施例实施例的转动时间T与离心分力F的曲线图。
附图6是本发明的具体实施例的重物的动量P与其初始速度的曲线图。
图中1、机架，2、动力机，3、电刷式调速器，4、转动臂，5、主轴，6、重物，7、调速套。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1所示是本发明的结构示意图。
图2所示是本发明的具体实施例，它是在试验室条件下，采用如图1所示的本发明的结构进行的模拟试验例，其结构由机架1、动力机2、主轴5、电刷式的调速器3、转臂式的离心转动机构组成，在机架1上装设直流电机的动力机2，直流电机轴上连接主轴5的一端，主轴5的另一端铰接由转动臂4、重物6组成的转臂式的离心转动机构，于主轴5上套装电刷式的调速器3，通过电刷式的调速器3驱动转臂式的离心转动机构作周期变速转动。所述的电刷式的调速器3由调速套7、输入端A、输入端B、输出端组成，在主轴5上装设由两半圆套组合的调速套7，于调速套7的左半圆套上依序装设1#导体、2#、3#绝缘体、4#导体，于调速套7的右半圆套上依序装5#、6#、7#、8#导体，与2#、3#绝缘体相对的位置分别设电刷10#、电刷11#的输入端A，与6#、7#导体位置相对的位置分别设电刷13#、电刷14#的输入端B，与1#、4#导体相对的位置分别设电刷9#、电刷12#的输出端；其中以电路连接的1#、5#、6#导体与以电路连接的4#、7#、8#导体相绝缘。
在具体实施例中，为直流电机提供电源的输入端A为18V直流电源和输入端B为24V的直流电源，该装置总质量为750克，偏心轮4的重物的质量为6.2克，偏心轮4的轻杆的质量为3克，从主动轴5中心至重物中心为9.5cm，该装置的运动速度约为1cm/s。
图3所示，是本发明的具体实施例的运动轨迹图，图3中重物G在主驱动轴O的带动下转动，重物G由B点向A点转动，在这个运动过程中由于G的运动方向与主驱动轴0的驱动力的方向一致，重物G的速度逐渐增大，在到达A点的时候重物G的速度达到最大值，在经过A点后主驱动轴0的驱动力的方向发生改变或驱动力减小，由于主驱动轴O的与运动重物G运动方向相反，或驱动力减小的作用力的作用，使得重物G的速度逐渐减小，在到达B点的时候重物G的速度达到最小值。在经过B点后，主驱动轴0的驱动力的方向又发生改变或驱动力增大，重物G的运动方向又与主驱动轴0的驱动力的方向一致，重物G开始加速转动。重物G就这样一个周期又一个周期的运动。
如上所述重物G在一个转动周期内在运动圆弧的上半圆的任意点的速度大于运动圆弧的下半圆的任意点的速度。根据离心力公式F＝MV2/R，即F＝M(2πRn)2/R＝4π2Mn2R(F为离心力，R为重物G的运动半径，N为重物G的每秒转动圈数)，也就是在重物G的质量固定的情况下，重物G的角速度越大重物G的离心力就越大，或通过增加重物A的质量可以增大离心力。这样在一个运动周期内沿竖直向上的离心力的合力大于沿竖直向下的离心力的合力，这样整个系统受到竖直向上的合力的作用，整个系统发生位移。
其本发明的力的输出工作过程分述于下接通直流电机电源，其中输入端A为18V电源，输入端24为18V电源，系有6.2克重物的3克重的转动臂4在主动轴5的带动下转动，电刷式的调速器3上的输入端的电刷13#，14#与电刷式的调速器3的电6#，7#导体接触，这样电刷式的调速器3的输出端电刷9#，12#导体就与输入端13#，14#连通，转臂式的离心转动机构，开始速度由零逐渐增大；旋转过半周后电刷式的调速器3的电刷10#，11#与电刷式的调速器3的电刷6#，7#接触，这样电刷式的调速器3的输出端电刷9#，12#就与输入端A电刷10#，11#连接，由于输入端A的电压小于输入端13#，14#的输入电压，这样使得动力装置2的作用力方向相反(或减小)，使得转臂式的离心转动机构开始速度由零逐渐减小；旋转过半周后电刷式的调速器3的电刷13#，14#又重新与电刷式的调速器3的电刷6#，7#接触，这时偏心轮4开始速度已经达到最小点并开始又重新加速偏心轮4开始速度由小逐渐增大。就这样在电刷控制器3的作用下，一个周期又一个周期的运动。这样转臂式的离心转动机构所产生的离心力的合力带动整个装置沿一个固定的方向运动。
对于离心力驱动系统前进并作为系统的动力，下面给出这种运动形式的一种具体的量化的数学和物理学的证明图4所示是本发明的具体实施例的转速变化图，重物G由A点向B点作减速运动运动，重物G在A点的初始速度为v，加速度为负a，运动半径为r，重物G的质量为m，F1为重物G 在运动的时候产生的离心力，该离心力的有效分力F为带动系统前进的分力则该分力F与时间t的关系为该公式为在任意时间t与离心力有效分力F的关系，该公式的图形描述如图5所示利用该公式求得重物由A到O的坐标平面的面积S1和由O到B的坐标平面的面积S2，S1-S2为离心力的有效作用面积，如果离心力F的值不变则S1＝F*T1，这样S1-S2的差值也就是A到O的有效离心力的平均值乘以A到O的时间减去O到B的有效离心力的平均值乘以O到B的时间，这样根据动量公式FT＝MV这样差值也就是合动量的值，用计算机来计算这个合动量的值与重物G的初始速度V的关系如图6所示。
这样可以分析这种合动量是正值也就是水平向右的动量大于水平向左的动量，这样系统才会运动，同时分析上图的函数图像重物G的初始速度越大，合动量就会以几何级的数量增长。
上面是量化的分析为什么系统会沿着速度大的方向的前进的原因。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种按周期输出力的离心转动装置，特征在于其结构由机架(1)、动力机(2)、主轴(5)、调速器(3)、离心转动机构组成，在机架(1)上装设动力机(2)，动力机(2)轴上连接主轴(5)的一端，主轴(5)的另一端与离心转动机构相接，于主轴(5)上连接调速器(3)，通过调速器(3)驱动离心转动机构作周期变速转动。
2.按权利要求1所述的按周期输出力的离心转动装置，其特征在于所述的动力机(2)或是直流电机，或是交流电机。
3.按权利要求1所述的按周期输出力的离心转动装置，其特征在于所述的调速器(3)，当采用直流电机时，于主轴上套装电刷调速器(3)。
4.按权利要求1所述的按周期输出力的离心转动装置，其特征在于所述的调速器(3)，当采用交流电机时，于主轴上连接交流调速器(3)。
5.按权利要求1所述的按周期输出力的离心转动装置，其特征在于所述的离心转动机构，或是转轮式或是转臂式。
6.按权利要求1或5所述的按周期输出力的离心转动装置，其特征在于所述的转轮式的离心转动装置，或是在主轴(5)上连接转轮，或是在主轴上连接传动机构，传动机构上连接转轮。
7.按权利要求1或5所述的按周期输出力的离心转动装置，其特征在于所述的转臂式的离心转动装置，由转动臂(4)、重物(6)组成，或是在主轴(5)上铰接转动臂(4)的一端，转动臂(4)的另一端系接重物(6)；或是在主轴(5)上连接传动机构，传动机构轴上铰接转动臂(4)的一端，转动臂(4)的另一端系接重物(6)。
8.按权利要求1所述的按周期输出力的离心转动装置，其特征在于所述的离心转动机构作周期变速转动，在调速器(3)的控制下，使物体转动的每一个周期内，一半周期内驱动离心转动机构的转速增大，而一半周期内驱动离心转动机构的转速减少的周期变速转动。
全文摘要
本发明属于一种力的输出装置，具体地说，使离心转动机构经周期变速产生离心合力的一种按周期输出力的离心转动装置，特征在于其结构由机架、动力机、主轴、调速器、离心转动机构组成，在机架上装设动力机，动力机轴上连接主轴的一端，主轴的另一端与离心转动机构相接，于主轴上连接调速器，通过调速器驱动离心转动机构作周期变速转动；该装置就受到一个离心力合力作用，在该力的一个周期又一个周期的持续作用下，使该装置发生沿固定方向的位移；本发明不仅构思独特，新颖，节约能源，而且可广泛应用于汽车、航空、国防工业及自动玩具上。
文档编号F03G3/00GK101016889SQ20071001045
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者彭志勇 申请人:彭志勇