[发明专利]将不平衡向心力转化为直线牵引力的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生直线牵引力的机械装置。 

背景技术

现有技术情况下，发动机或电动机要产生直线牵引力，通常都需要与外界环境发生相互作用，依靠环境的反作用力才能将发动机或电动机的旋转功率转化为直线牵引力。例如汽车发动机驱动轮胎转动，轮胎与地面摩擦才能将发动机的旋转功率转化为直线牵引力；船舶发动机驱动螺旋桨转动，螺旋桨与水剪切才能将发动机的旋转功率转化为直线牵引力；螺旋翼飞机需要螺旋桨与空气剪切才能产生升力或推进力。它们的共同局限性是：一旦离开了所处的环境，发动机和电动机的旋转功率就无法转化为直线牵引力。如汽车的车轮离开地面就不能驱动汽车前进，只能原地空转。 

类似于卷扬机这样的装置，通过收放缆绳也可以将电动机或发动机的转动功率转化为直线牵引力，但是这种装置也有局限性：必须有一个牢固的支撑点，在不易设置支撑点的环境，此种装置的应用就受到限制。 

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能够将电动机、发动机等动力源设备输出的旋转功率转化为直线牵引力的装置，使用该方法的装置可以让电动机、发动机等输出旋转功率的设备在不与外界环境发生相互作用的情况下输出直线牵引力，而且可以通过调节使用了本发明所述装置中的驱动轴轴心与轨道中心的相对位置来改变牵引力的方向。 

根据物理学原理，物体做圆周运动的向心力(F)的大小由物体的质量(m)、运动的角速率(ω)和运动半径(r)决定，其关系是F＝m×ω²×r。在物体质量不变，运动轨道不变的情况下，改变物体运动的角速率(ω)就能改变向心力(F)的大小。 

本发明所述的装置正是根据此原理，驱动活动部件在如圆形或椭圆形的闭合轨道内做非匀速率圆周或椭圆周运动。 

为达到让活动部件在轨道内做非匀速率运动的目的，本发明将驱动轴轴心设在与轨道中心不同的位置，驱动臂驱动活动部件沿轨道运动时，轨道上各点到驱动轴轴心的距离就有差别：在轨道上离驱动轴心远的地方，活动部件绕驱动轴轴心运动的半径大，线速率高；在轨道上离驱动轴心近的地方，活动部件绕驱动轴轴心运动的半径小，线速率低。又因为活动部件做圆周或椭圆周运动的向心力全部由轨道提供，因此在活动部件运动速率高的地方，轨道受到的活动部件的压力大，在活动部件运动速率低的地方，轨道受到的活动部件的压力小，轨道上各点受到的压力不平衡，不平衡的压力的合力就是本发明所述的由不平衡向心力转化而来的直线牵引力。 

以活动部件沿圆形轨道做圆周运动为例： 

为了实现本发明的目的，驱动轴的轴心(O1)与活动部件运动轨道的圆心(O2)不重合，两者相距一定距离；驱动轴(6)带着驱动臂(7)一起转动，然后由位于圆形轨道所在平面的一组呈放射状排列的驱动臂(7)驱动活动部件(4)沿圆形轨道(3)做圆周运动，每个驱动臂(7)上都带有一个活动部件(4)，且活动部件(4)与驱动臂(7)是活动连接，即活动部件(4)可以沿着驱动臂(7)径向往复运动。当驱动轴(6)带动驱动臂(7)绕驱动轴轴心(O1)旋转时，活动部件(4)也被驱动臂(7)带动沿圆形轨道(3)做圆周运动，由于驱动轴轴心(O1)与轨道圆心(O2)不重合，所以驱动轴轴心(O1)距圆形轨道(3)上各点的距离也不相同。在驱动轴(6)的旋转角速度不变的情况下，在圆形轨道(3)上距驱动轴轴心(O1)远的地方，活动部件(4)运动的线速率高；在圆形轨道(3)上距驱动轴轴心(O1)近的地方，活动部件(4)运动的线速率低。 

以活动部件(4)运动到圆形轨道(3)上离驱动轴轴心(O1)最远和最近的两个点为例： 

在圆形轨道(3)上离驱动轴轴心(O1)最远的地方，活动部件(4)沿圆形轨道(3)运动的线速率： 

υ₁＝ω×(r+h)；其中 

ω：驱动轴(6)旋转的角速度， 

r：圆形轨道(3)的半径， 

h：驱动轴轴心(O1)到轨道圆心(O2)的距离； 

此时，活动部件(4)运行的向心力： 

F₁＝m×υ₁²/r＝m×ω²×(r+h)²/r； 

在圆形轨道(3)上离驱动轴轴心(O1)最近的地方，活动部件(4)沿圆形轨道(3)运动的线速率： 

υ₂＝ω×(r-h)； 

此时，活动部件(4)运行的向心力：