本发明涉及一种机械工程技术研究的作用学方法，其属于基础理论、工程机械学及其应用技术研究领域。
背景技术：
从使用工具，到蒸汽机的发明，再到当代高度发达的科学技术，人类在不断发现并利用自然规律，生产技术水平不断提高。然而，纵览人类科学技术发展历史，始终存在一个问题：科学理论发展总是滞后于技术发展。目前，国内外对许多机械原理的理论解释始终存在不合理性问题。以力学为核心的基础理论给出的一些定律不能从本质上说明机械原理的本质，如杠杆原理、滑轮组原理、液压传递原理，力学都不能给出本质描述，对于机械的驱动和制动功能更不能给予完美的定量描述。
正确定量描述机械原理可以给技术研究带来极大方便，能够快速找到攻克技术难题的方法。本发明给出一种运动拆分原理及其应用技术方法。
技术实现要素：
本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种机械工程技术研究的作用学方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种机械工程技术研究的作用学方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据作用学，波动与作用之间存在直接关系，即，运动指点的波动与其控制作用之间的一般关系式为
式中，l表示波动质点运动的曲线距离，r表示波源与波前之间的距离，u表示波的传播速度，i0表示波动质点的初动量，f表示波动质点接受的驱动力，e表示波动质点运行环境的性质，m表示波动质点的质量；
(2)根据波动拆分原理，波动拆分即运动拆分，则将波动拆分为转动和直线运动两种运动方式；
(3)将机械装置安装在运动轨迹上，令控制运动的作用部分转化成驱动作用或制动作用，从而使自然能转化成机械能。
进一步，在步骤(1)中，如果质点运行的驱动力来自质点自身的动量，那么，该质点的波动方程为
进一步，在步骤(3)中，所述机械装置安装的运动轨迹为机械作用、剩余运动轨迹为损失作用，则机械作用原理的数学表达式如下：
式中，l机械和l流失分别表示拆分后的机械运动距离和损失的运动距离，a机械和a流失分别表示拆分后的机械作用量和损失的作用量，k1和k2分别表示机械运动的比例和损失运动的比例。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：确定了一种有效利用驱动力和制动力的方法，阐明了运动或波动拆分原理，为机械工程研究技术研究提供了新途径。
附图说明
图1为质点波动运行示意图。
图2为质点波动拆分示意图。
图3为高层楼火灾救急设施工作原理示意图。
图4为用振动赛代替阻力齿轮说明图。
图5为下落速度自动控制阀示意图。
图6为流体能利用率提高方案之一示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
根据作用学，波动与作用之间存在直接关系：
运动质点的波动与其控制作用之间的一般关系式为
式中，l表示波动质点运动的曲线距离；r表示波源与波前之间的距离；u表示波的传播速度；i0表示波动质点的初动量；f表示波动质点接受的驱动力；e表示波动质点运行环境的性质；m表示波动质点的质量。若质点运行的驱动力来自质点自身的动量，那么，该质点的波动方程为
质点在波动运行过程中将因受介质的作用而逐渐减少它的运行速度和动量，即做减速运动。如果爱因斯坦的光速不变假设是客观事实，那么，光子在波动中将不会改变其运行速度，就不会被物质捕捉。然而，通过反复试验证明：光子会被多种物质捕捉，使其构成物质的成分。因此，光速也是变化的，在一些介质中，光子会因为接受介质作用而迅速减速。如果质点在初动量和作用力的共同控制下波动，那么，在阻力较小情况下它将不会终止它的波动运行行为。如落体除了初动量外还接受重力作用，所以，它在空中将会不断下落。
机械工程技术研究与波动现象之间存在的关系：
目前，人们涉及的机械原理如杠杆原理、液压传递原理等，这些都是关于作用和变化之间关系规律描述的科学原理。事实上，机械的驱动与制动也遵守一定的机械原理。波动是在各种作用控制下变化现象的统称。波动普遍遵守作用与变化之间关系一般规律。波动遵守作用合成与拆分规律，形成了波动的合成与拆分原理。机械工作遵守波动的合成与拆分原理。
波动拆分原理是指波动质点的波动运行可以被拆分为两种或两种以上的不同运行方式。结合图形分析来说明波动拆分原理的客观含义：
图1说明在作用力f和介质质点阻力r控制下质点的波动运行；图2说明波动被拆分为转动和直线运动两种运动方式的基本规则和原理。
如图1所示，一个在驱动作用和阻障作用共同控制下运行的质点可以形成周期性的波形曲线运行轨迹，其波动速度为u，而质点的实际运动速度为v。一个在驱动力f和阻力r控制下作直线运动的质点也可以被看做是波动，差别只是其运行轨迹呈直线，其波动速度与运行速度相等，波动形式表现不明显。
如图2所示，一个波动轨迹可以被拆分为一个圆周运动轨迹和一个直线运动轨迹。运动变化具备这种可被拆分性质，关键取决于作用的可拆分性质。即，将控制波动的作用进行拆分，就可以达到将波动变化轨迹进行拆分的目的。这种波动的可拆分性规律被称为波动的可拆分原理。
波动拆分也就是运动拆分。制造一定装置，将其安装在运动轨迹上，令控制运动的作用部分转化驱动作用或制动作用，从而使自然能为人类做出贡献。
综上所述，通过将作用拆分为机械作用和损失作用两部分的方法来实现自由运动拆分为机械运动和损失运动两部分，从而实现将运动能转化为机械能的目标，这就是本发明涉及的一种作用学机械原理。这个机械原理的数学表达式如下：
式中，l机械和l流失分别表示拆分后的机械运动距离和损失的运动距离；a机械和a流失分别表示拆分后的机械作用量和损失的作用量；k1和k2分别表示机械运动的比例和损失运动的比例。
实施例1
高层建筑节省土地，具有一定的优越性。但是，高层建筑也有弊端：居住人口较多，楼层过高，一旦发生火灾，居民逃生困难，外部救助也很困难。为了防止意外，可以考虑设置逃生设施。这种设施可以根据波动拆分原理来制作。具体做法举例说明如下：
根据波动拆分原理，安装一种自动下落装置，将重力控制下的自由下落运动看做是一种波动，将其拆分为转动和直线运动。其中，直线运动供居民逃离火灾楼层、安全迅速降落到楼外地面；转动部分用于制动、控制下落速度稳定、不至于因为加速度太大而坠落地面、造成人身伤害。具体设置通过图3来说明。
图3中的载人舱为自动下落重物，它的运行受重力和钢丝绳的束缚力控制；钢丝绳缠绕在齿轮1的中心轴上，其上端固定在轴承上，钢丝绳长度大于楼层与地面的高度；齿轮1与轴承构成一体，随着轴承的旋转而旋转；齿轮1的功能：将载人舱下落位移或波动位移转化为旋转位移；齿轮2和齿轮3分别与齿轮1咬合，其功能是用于产生阻障作用力，它们能够产生足够的阻碍作用量，可以将自由落体的下落运动转化为波动，将加速下落运动转化为近似的直线运动，主要起减速作用。由于齿轮与齿轮的咬合具有断续性或间歇性，所以，载人舱的下落变成了波动形式，并且，其振动与下落运行被分割开了。当高层楼发生重大火灾事故时，居民可以迅速进入预先安装好的逃生舱，快速逃离火灾现场。
如果用一种具有振动功能的振动赛来代替齿轮2和齿轮3，也可以产生同样的效果。如图4所示，用振动塞1和振动赛2代替齿轮2和齿轮3，同样可达到拆分逃生舱降落运动为旋转振动和直线下落两部分的目的。
齿轮2和齿轮3与振动塞1和振动赛2的功能都是将直线运动转化为振动或波动的辅助设置。载人舱的运动方程即波动方程为
式中，l表示载人舱降落距离；r表示载人舱降落始点与具体降落位置之间的距离；u表示降落速度；i0表示载人舱初始动量；g表示载人舱接受的重力；e是度量载人舱运行条件的参数；m表示载人舱的质量。
根据拆分原理，还可以根据需要进一步将下落运动进行拆分，再增加自动控制阀，如图5所示。该控制阀将下落运动进一步拆分为一个自动阻滞运动，一旦上不控制系统失灵，下落速度增大，自动控制阀将自动打开，产生制动作用，阻止载人舱快速下滑。当速度平稳、消除危险后制动阀自动关闭、停止工作。自动控制阀由速度传感器和特制的电控制动阀完成，电力由制动齿轮旋转产生。
实施例2
研究自然能的利用率。自然能包括很多能量，河流、洋流、风流、阳光、地热等运行的能量都属于自然能。人们一般只能利用这些自然能的一小部分。为了提高这些自然能的利用率，可以考虑将这些能量拆分为机械能和流失能两个部分，即将其运动拆分为机械运动和流失运动两个部分。这样拆分的目的主要是为了提高自然能的利用效率。应用历史悠久的涡轮机对流体能的利用效率不是很高。拆分利用部分和流失部分，可以将机械与流体之间的相互作用关系认识清楚，以至于能够找到最佳的自然能量利用方案。
一个位于偏远地区的村庄，其供电条件较差，但是，村庄附近有一条小何，水流量较小，河流深度较浅，水流动力较小，安装涡轮机发出的电量不足、不能满足全村电力供应需要。为了提高水流动力利用效率，增大发电量，根据动力拆分原理采取如图5所示措施来设置大电机的动力系统。
如图6所示，河流发电机驱动叶轮断面设为直线型，并设置活动加长部分。其中，固定叶轮部分最大吃水深度为a，活动加长叶轮部分最大程度等于其整体长度。按照图中设置，发电装置的动力将提高数倍。因为其受作用面积增大为
s＝a+3b。
图中叶轮设置为8个，如果设置再增加1倍，驱动力还将增大。叶轮材料可以选择木质的或密度较小的其它材料。
阿基米德浮力定律指出浮力等于浮体排开液体的质量，而对流体产生的推力没有进行定量。根据作用学，流体对物体产生的推动力与流量有关，与物体的大小有关。其一般关系为
式中，ρ表示流体密度；v表示物体浸水体积；q表示流体流量；s表示水流断面面积。
综上所述，将运动或波动拆分为机械动力和流失动力两个部分的方法可以提高机械效率，更有效地利用能量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。