一种以离心力为驱动力的装置及其实现方法

专利名称：一种以离心力为驱动力的装置及其实现方法
一种以离心力为驱动力的装置及其实现方法
技术领域：
本发明涉及离心力技术领域，具体地说，是一种以离心力为驱动力的装置及其实
现方法。背景技术：
物体需要驱动才能运动，当驱动动力来自物体外部，称为外驱动，例如风力驱动 等。目前绝大多数运动物体在其内部安装了动力源，动力源带动物体上特定的运动部件，通 过特定的运动部件与外界之间的相互作用形成对运动物体的驱动动力，从而实现物体的运 动，如行驶在地面上的各种车辆是依靠车轮或履带与地面之间相互作用来获得驱动力，水 面船只及水下潜艇是依靠螺旋桨叶片与水的相互作用来获得驱动力，使用螺旋桨的各种飞 行器是依靠螺旋桨叶片与空气的相互作用来获得驱动效应等。 显然，物体上特定的运动部件与外界之间的相互作用状况直接决定驱动的效果， 例如正常路面与车轮之间有足够的支撑力和摩擦力，可以保证车辆的正常起动、行驶和制 动，如果路面过于松软、湿滑或结冰，车辆的驱动就会受很大的影响。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以离心力为驱动力的装置及其 实现方法。 任何旋转的物体，只要存在着质量偏心，都会产生离心力，其大小可由公式得到
F = M co 2r 式中M是偏离物体回转轴的质量，"是旋转角速度，r是偏心质量与回转轴的距 离。 离心力的方向就是偏心质量的位向，因此在物体回转过程中是不断改变的，不能 使物体产生某指定方向的运动，而只能造成物体的回转振动。 由于离心效应是如此常见和显著，在研究运动物体的驱动方式时，考虑设法利用 离心力作为驱动物体向某指定方向运动的驱动力就是很自然的。显然，要做到这一点，离心 力在物体回转一周的过程中必须呈周期性变化，从而在某个方向上取得最大值，使物体在 离心力最大值的方向上具有移动的趋势，如果运动条件允许，物体将在这个方向上运动，实 现离心力对物体的驱动。 根据离心力公式可知，若在物体回转一周的过程中实现偏心质量的变质量或变偏 心距，或旋转系统的变角速度，都能实现离心力的周期性变化。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的 请参见附图l，一种以离心力为驱动力的装置，其特征在于，以离心力为运动物体 驱动力的驱动系统；采用齿轮周转轮系作为结构，在驱动装置的轴向安装旋向相反的两套 齿轮周转轮系；所述的齿轮周转轮系包含系杆、套在系杆上的行星轮、太阳轮及制动轮；作 为行星轮的齿轮与作为太阳轮的齿轮相互啮合；通过制动轮来固定太阳轮；其中，系杆是周转轮系的主动件，外部的动力源带动系杆及其上的行星轮回转；
所述的系杆，也称转臂或行星架； 所述的系杆的行星轮的数目l个或多个；行星轮的数目多于l个时，均匀分布在太 阳轮的周围； 所述的行星轮上以安装附加质量块的形式设置偏心质量，请参见附图2 ;
所述的行星轮的齿轮与太阳轮的齿轮具有同样的模数； 系杆带动其上的行星轮作围绕太阳轮的公转，同时行星轮围绕自身的轴线作自 转，由于行星轮的公转与自转运动，使得安装在行星轮上的质量块与周转轮系回转中心的 距离r在物体回转过程中发生变化； 行星齿轮与太阳齿轮取同样的齿数，由周转轮系的传动分析可知，在此条件下，行 星轮上的附加质量块与周转轮系回转中心的距离r在物体系统回转一周的过程中正好完 成一个变化周期，请参见附图3，图中标明了行星轮处于不同位置时偏心质量与轮系回转中 心的不同距离；由于距离r的周期性变化，在系统的回转过程中，由附加质量块形成的离心 力在某个给定方向上取得最大值，在这个方向上形成对系统的驱动； 请参见附图l，常闭合的制动轮，用来固定太阳轮，当太阳轮固定，离心力为最大值 的方向也固定，若制动轮打开，通过转动太阳轮，可改变离心力取得最大值的方向，从而控 制对系统的驱动方向； 在驱动装置的轴向安装旋向相反的两套齿轮周转轮系，以解决回转力矩的平衡问 题，请参见附图4 ;在图4中，系杆和行星轮和太阳轮形成一套齿轮周转轮系，系杆II和行 星轮II和太阳轮形成另一套齿轮周转轮系，系杆和行星轮的旋向与系杆II和行星轮II的 旋向相反，使整个系统的回转力矩平衡； 请参见附图5，系杆上安装几个相同的行星齿轮，均匀分布在太阳齿轮的周围，以
使系杆受力均衡和减小离心力驱动时的波动性。
与现有技术相比，本发明的积极效果是 本发明提出一种以离心力为运动物体驱动力的装置及其实现方法，由于离心力直 接作用在运动物体上，所以物体的运动并不依靠物体上特定的运动部件与外界之间的相互 作用来实现，因而可以摆脱物体上特定运动部件与外界之间的相互作用状况对物体运动的 制约。显然，本发明对于在某些特殊条件下的运动物体具有重要的意义，例如车辆在湿滑或 结冰的路面上的驱动及运动控制等，本发明的用途可扩展至各种地面、水下、水面、空中运 载工具的驱动及运动控制。


图1周转轮系式离心力驱动系统；
图2行星轮上安装附加质量块； 图3行星轮围绕太阳轮公转时偏心质量与轮系回转中心距离r的变化；
图4驱动装置轴向安装的旋向相反的两套齿轮周转轮系；
图5系杆上安装多个行星轮； 附图中的标号分别为1、系杆，2、行星轮，3、太阳轮，4、质量块，5、制动轮，6、系杆 11，7、行星轮II。
具体实施方式
以下提供本发明一种以离心力为驱动力的装置及其实现方法的具体实施方式
。
实施例1 请参见附图l，一种以离心力为驱动力的装置，以离心力为运动物体驱动力的驱动 系统；采用齿轮周转轮系作为结构，在驱动装置的轴向安装旋向相反的两套齿轮周转轮系； 所述的齿轮周转轮系包含系杆1、套在系杆上的行星轮2、太阳轮3及制动轮5 ;作为行星轮 2的齿轮与作为太阳轮3的齿轮相互啮合；通过制动轮5来固定太阳轮3 ;其中，系杆是周转 轮系的主动件，外部的动力源带动系杆1及其上的行星轮2回转；
所述的系杆1，也称转臂或行星架； 所述的系杆1的行星轮2的数目1个或多个；行星轮2的数目多于1个时，均匀分
布在太阳轮3的周围； 所述的行星轮2上以安装附加质量块的形式设置偏心质量，请参见附图2 ;
所述的行星轮2的齿轮与太阳轮3的齿轮具有同样的模数； 系杆带动其上的行星轮作围绕太阳轮的公转，同时行星轮围绕自身的轴线作自 转，由于行星轮的公转与自转运动，使得安装在行星轮2上的质量块4与周转轮系回转中心 的距离r在物体回转过程中发生变化； 行星齿轮与太阳齿轮取同样的齿数，由周转轮系的传动分析可知，在此条件下，行 星轮上的附加质量块与周转轮系回转中心的距离r在物体系统回转一周的过程中正好完 成一个变化周期，请参见附图3，图中标明了行星轮处于不同位置时偏心质量与轮系回转中 心的不同距离；由于距离r的周期性变化，在系统的回转过程中，由附加质量块形成的离心 力在某个给定方向上取得最大值，在这个方向上形成对系统的驱动； 请参见附图1，常闭合的制动轮4，用来固定太阳轮，当太阳轮固定，离心力为最大 值的方向也固定，若制动轮打开，通过转动太阳轮，可改变离心力取得最大值的方向，从而 控制对系统的驱动方向； 在驱动装置的轴向安装旋向相反的两套齿轮周转轮系，以解决回转力矩的平衡问 题，请参见附图4 ;图4中，系杆1和行星轮2及太阳轮形成一套齿轮周转轮系，系杆II 6和 行星轮II 7形成另一套齿轮周转轮系，系杆1和行星轮2的旋向与系杆I1 6和行星轮I1 7的旋向相反，使整个系统的回转力矩平衡； 请参见附图5，系杆上安装几个相同的行星齿轮，均匀分布在太阳齿轮的周围，以 使系杆受力均衡和减小离心力驱动时的波动性。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围内。
权利要求
一种以离心力为驱动力的装置，其特征在于，以离心力为运动物体驱动力的驱动系统；采用齿轮周转轮系作为结构，在驱动装置的轴向安装旋向相反的两套齿轮周转轮系；所述的齿轮周转轮系包含系杆、套在系杆上的行星轮、太阳轮及制动轮；作为行星轮的齿轮与作为太阳轮的齿轮相互啮合；通过制动轮来固定太阳轮。
2. 如权利要求1所述的一种以离心力为驱动力的装置，其特征在于，所述的系杆的行 星轮的数目1个或多个；行星轮的数目多于1个时，均匀分布在太阳轮的周围。
3. 如权利要求1所述的一种以离心力为驱动力的装置，其特征在于，所述的行星轮上 以安装附加质量块的形式设置偏心质量。
4. 如权利要求1所述的一种以离心力为驱动力的装置，其特征在于，所述的作为行星 轮的齿轮与作为太阳轮的齿轮具有同样的模数和齿数。
5. —种以离心力为驱动力的装置的实现方法，其特征在于，具体步骤为，行星轮上的附 加质量块与周转轮系回转中心的距离r在物体系统回转一周的过程中正好完成一个变化 周期，由于距离r的周期性变化，在系统的回转过程中，由附加质量块形成的离心力在某个 给定方向上取得最大值，在这个方向上形成对系统的驱动；当太阳轮固定，离心力为最大值 的方向也固定，若制动轮打开，通过转动太阳轮，改变离心力取得最大值的方向，从而控制 对系统的驱动方向。
全文摘要
本发明涉及一种以离心力为驱动力的装置及其实现方法，以离心力为运动物体驱动力的驱动系统；采用齿轮周转轮系作为结构，在驱动装置的轴向安装旋向相反的两套齿轮周转轮系；所述的齿轮周转轮系包含系杆、套在系杆上的行星轮、太阳轮及制动轮；作为行星轮的齿轮与作为太阳轮的齿轮相互啮合；通过制动轮来固定太阳轮。本发明的优点摆脱物体上特定运动部件与外界之间的相互作用状况对物体运动的制约；对于在某些特殊条件下的运动物体具有重要的意义，例如车辆在湿滑或结冰的路面上的驱动等，用途可扩展至各种地面、水下、水面、空中运载工具的驱动。
文档编号F16H33/00GK101725686SQ20101010182
公开日2010年6月9日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者王庆明 申请人:华东理工大学