專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
能源、交通運(yùn)輸及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)。
背景技術(shù)：
能源、交通是人類(lèi)社會(huì)兩大基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，能源是維系人類(lèi)生存與發(fā)展的重要物質(zhì)。 能源技術(shù)的不斷發(fā)展極大地促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)文明的高度發(fā)展的同時(shí) 也潛在危機(jī)四伏的隱患，始終困擾人類(lèi)的日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題制約人類(lèi)的 生存與發(fā)展，時(shí)代發(fā)展呼喚引領(lǐng)技術(shù)革命的創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)。杠桿及動(dòng)力機(jī)械省力做功不 對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換科學(xué)原理的揭示，將會(huì)在相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域誕生劃時(shí)代的系列創(chuàng)新技術(shù)，從而擔(dān) 負(fù)起歷史的重任，迎接完全意義上的電氣化時(shí)代的到來(lái)。實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)能源及相關(guān)領(lǐng)域電 能所大一統(tǒng)江山的格局，徹底改變?nèi)祟?lèi)的生活方式，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)與自然的和諧發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在創(chuàng)新設(shè)計(jì)在能源、交通運(yùn)輸及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域，運(yùn)行更為高效的機(jī)電一 體化動(dòng)力系統(tǒng)。有效解決能源利用存在的能源枯竭、環(huán)境污染及動(dòng)力機(jī)械效率低下等難點(diǎn) 問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
一.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)與原理
機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)研究課題于07年末完成，08年初申報(bào)專(zhuān)利，名稱(chēng)機(jī)械能動(dòng)力系 統(tǒng)及相關(guān)發(fā)電應(yīng)用技術(shù)設(shè)計(jì)方法，申請(qǐng)?zhí)?200810008128. 7。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)思想 來(lái)源于杠桿及動(dòng)力機(jī)械省力做功能夠減少單位耗能的樸素思想，源自開(kāi)創(chuàng)水和風(fēng)能自然動(dòng) 力先河的大輪軸為原動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)靈感。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)原理的核心是封閉系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)力自我循環(huán)問(wèn)題的論證，其次是 如何運(yùn)用更為科學(xué)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)解決大輪軸原動(dòng)機(jī)——飛輪的輪上施力做功的問(wèn)題。在先前 的尋求此項(xiàng)創(chuàng)新發(fā)明技術(shù)研究的初期，對(duì)杠桿、輪軸和飛輪等簡(jiǎn)單工具作用的認(rèn)識(shí)僅僅停 留在較低層面上的認(rèn)知，只是憑借樸素的做功省力所需動(dòng)力小則耗能低的思想，也談不上 對(duì)更高層次復(fù)雜組合的動(dòng)力機(jī)械省力做功工具的認(rèn)識(shí)，更是無(wú)從認(rèn)知其驅(qū)動(dòng)的車(chē)、船和機(jī) 車(chē)等省力工具所發(fā)揮作用。此項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)不完善存在明顯的技術(shù)缺陷，對(duì)于技術(shù)上所依托 的科學(xué)原理的論證也是浮淺的，客觀上也需要更為充分的論證。隨著技術(shù)發(fā)明課題研究的不斷深入，在技術(shù)發(fā)明研究過(guò)程中逐步揭示了杠桿及動(dòng) 力機(jī)械省力做功所蘊(yùn)藏的規(guī)律。由于對(duì)杠桿及動(dòng)力機(jī)械省力做功工具作用認(rèn)識(shí)的不斷提 升，逐漸感悟出杠桿及動(dòng)力機(jī)械所驅(qū)動(dòng)的省力做功工具中的奧秘，以及維系機(jī)械能動(dòng)力系 統(tǒng)技術(shù)的科學(xué)原理的真諦。因此，需要對(duì)此技術(shù)進(jìn)行完善全面的補(bǔ)充設(shè)計(jì)。實(shí)際上新技術(shù) 發(fā)明的研究過(guò)程才得以發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)原理，并逐步創(chuàng)建其相關(guān)理論，這是已經(jīng)被無(wú)數(shù)事例 所證明的事實(shí)。而此項(xiàng)技術(shù)背后所蘊(yùn)藏的客觀規(guī)律的揭示，也此將會(huì)極大地提升人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)。在先前所申報(bào)的專(zhuān)利，機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)方案是運(yùn)用高倍比輪軸飛輪為原動(dòng)力 機(jī)，在輪上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、無(wú)接觸電驅(qū)，氣動(dòng)、電動(dòng)方式的直接施力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)做功，并直接 轉(zhuǎn)換為電能。用系統(tǒng)產(chǎn)生的電能替換外接電源驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)的啟動(dòng)、動(dòng)能的產(chǎn) 生及轉(zhuǎn)化形成動(dòng)力系統(tǒng)的自我往復(fù)循環(huán)做功。此方案，主觀上認(rèn)為唯有采用高倍比的大輪 軸才是切實(shí)可行的方案，對(duì)輪軸、齒輪和飛輪及其組合工具的作用缺乏認(rèn)識(shí)。原動(dòng)機(jī)一味地 采用高倍比大輪軸，大徑級(jí)的輪軸在運(yùn)動(dòng)的速度與動(dòng)平衡的控制都存在極大的問(wèn)題，此方 案技術(shù)上存在明顯的技術(shù)缺陷。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)涉及兩個(gè)科學(xué)命題，一個(gè)是動(dòng)力系統(tǒng)核心部件原動(dòng)機(jī)輪軸飛 輪的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題；另一個(gè)命題也是核心命題，也是支撐此項(xiàng)技術(shù)存在的原理性的科學(xué)命題，封 閉系統(tǒng)的動(dòng)力自我循環(huán)做功問(wèn)題。即，杠桿及動(dòng)力機(jī)械省力做功不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換原理猜想 的論證。此類(lèi)研究課題往往又被歸類(lèi)于十分敏感的學(xué)術(shù)問(wèn)題，是技術(shù)發(fā)明研究的禁區(qū)，然而 科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)客觀的，倡導(dǎo)積極的科學(xué)探索精神。對(duì)于創(chuàng)新技術(shù)發(fā)明所依托的科學(xué)原理進(jìn)行 全面和系統(tǒng)的論證是必要的，避免人們的主觀臆斷。
二.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)理論問(wèn)題分析
分析杠桿及動(dòng)力機(jī)械省力做功問(wèn)題，只有深入探討理論性問(wèn)題構(gòu)建相關(guān)理論體系，才 有助于揭示其中蘊(yùn)藏的客觀規(guī)律。1.功及省力做功的相關(guān)問(wèn)題分析
不論何種形式的做功，功的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)換問(wèn)題，其相關(guān)的核心因素是力。這里所探討 的力主要是動(dòng)力機(jī)械熱機(jī)或電機(jī)做功的動(dòng)力，以及與此相關(guān)因素問(wèn)題的分析。眾所周知，熱 機(jī)或電機(jī)動(dòng)力大小是由其功率的大小所決定的，同時(shí)其功率的大小又決定了耗能的多少。 由此，推理得出動(dòng)力機(jī)械動(dòng)力的大小也將決定耗能的多少，兩者是等比對(duì)應(yīng)的關(guān)系。研究動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)省力工具做功問(wèn)題離不開(kāi)能量轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，做功的動(dòng)力所涉及 的無(wú)非是兩個(gè)因素，一個(gè)是動(dòng)力耗能，另一個(gè)是動(dòng)力做功轉(zhuǎn)換所形成的能量。科學(xué)的發(fā)展源 自于探索與問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)。談到省力做功問(wèn)題人們習(xí)慣于用功來(lái)說(shuō)事，傳統(tǒng)的觀念意識(shí)把功 作為衡量能量轉(zhuǎn)換的唯一標(biāo)尺。這實(shí)際上是忽略了一個(gè)客觀事實(shí)。即，功概念的規(guī)定是力 在空間上的累積效應(yīng)，而客觀上力在時(shí)間上同樣存在累積的效應(yīng)。功的概念規(guī)定是無(wú)可非 議，人們對(duì)客觀事物認(rèn)識(shí)出現(xiàn)偏差絕非偶然，功概念規(guī)定及功的原理的總結(jié)，容易使人產(chǎn)生 唯有功是衡量能量轉(zhuǎn)化的模糊認(rèn)識(shí)。耗能、能量是狀態(tài)量，功是過(guò)程量，兩個(gè)不同屬性的量 相互對(duì)比細(xì)微之處也是存在問(wèn)題的，真理尚且有一定的應(yīng)用范圍何況是概念性的規(guī)定?？陀^上唯有時(shí)間才是準(zhǔn)確衡量動(dòng)力耗能的唯一標(biāo)尺。用功來(lái)衡量能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題并 非絕對(duì)存在問(wèn)題，只是在衡量杠桿及動(dòng)力機(jī)械省力做功時(shí)，用功的多少來(lái)衡量能量轉(zhuǎn)化的 動(dòng)力耗能是存在問(wèn)題的。因?yàn)椋紕?dòng)力經(jīng)過(guò)杠桿或動(dòng)力機(jī)械省力工具做功，節(jié)省動(dòng)力的結(jié) 果勢(shì)必是單位耗能的減少，這個(gè)減少的耗能量自然也會(huì)在做功的時(shí)間上存在累積，當(dāng)然了 這個(gè)減少量的多少，要由省力工具做功所節(jié)省動(dòng)力的量級(jí)所決定。極小量級(jí)的節(jié)省動(dòng)力因 素可以忽略不計(jì)，而節(jié)省的動(dòng)力量級(jí)在十、百倍和千倍量級(jí)之上時(shí)，做功省力所對(duì)應(yīng)的耗能 減少所顯現(xiàn)的結(jié)果就是驚人的巨量，而這一點(diǎn)卻是人們所忽略的。一是沒(méi)有認(rèn)真研究過(guò)杠 桿及動(dòng)力機(jī)械的省力因素究竟有多大的量級(jí)，而忽視了這方面巨大的作用。二是長(zhǎng)期錯(cuò)誤 地利用功這個(gè)存在誤差的標(biāo)尺去衡量省力做功動(dòng)力的耗能，差之毫厘的結(jié)果也就可想而知了。2.能量轉(zhuǎn)化的數(shù)量級(jí)概念
動(dòng)力機(jī)械做功問(wèn)題涉及動(dòng)力、功率、耗能和能量變化的量級(jí)問(wèn)題，如熱機(jī)或電機(jī)所驅(qū)動(dòng) 的摩托車(chē)、轎車(chē)、卡車(chē)、火車(chē)和大型船舶，其對(duì)應(yīng)的功率量級(jí)分別為個(gè)、十、百、千、萬(wàn)kw，耗能 所對(duì)應(yīng)的動(dòng)力、耗能也是同一數(shù)量級(jí)的能量轉(zhuǎn)化。摩托車(chē)的動(dòng)力不可能驅(qū)動(dòng)卡車(chē)，其能耗再 大也就是摩托車(chē)的耗能。動(dòng)力機(jī)械經(jīng)省力工具做功滿(mǎn)負(fù)荷做功，突破靜止的啟動(dòng)為運(yùn)動(dòng)所需動(dòng)力和耗能的 最大值。動(dòng)力機(jī)械運(yùn)動(dòng)起來(lái)時(shí)由于運(yùn)動(dòng)工具自身運(yùn)動(dòng)慣力的存在，維持做功的動(dòng)力不變，兩 者做功的合力要遠(yuǎn)大于運(yùn)動(dòng)的阻力，其運(yùn)動(dòng)的速度自然會(huì)增加，直至動(dòng)力與阻力又趨于勻 速運(yùn)動(dòng)平衡。如果做功速度要繼續(xù)增加，并達(dá)到動(dòng)力機(jī)械理想的做功速度，動(dòng)力也要隨之增 加，這些狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)動(dòng)力機(jī)械的調(diào)控變速裝置實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)力機(jī)械經(jīng)省力杠桿做功有 足夠的動(dòng)力使得做功工具啟動(dòng)做功，所形成的轉(zhuǎn)動(dòng)做功的態(tài)勢(shì)與其動(dòng)力、功率、能耗和所形 成的動(dòng)能均是相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，從啟動(dòng)到理想高速轉(zhuǎn)動(dòng)做功，均是同一數(shù)量級(jí)的相關(guān)因素的 轉(zhuǎn)化。3.省力工具在省力模式下做功相關(guān)問(wèn)題分析
動(dòng)力機(jī)械省力模式下做功所驅(qū)動(dòng)的車(chē)、船和機(jī)車(chē)等工具，其運(yùn)行的速度必須符合由于 材料承載極限及機(jī)械結(jié)構(gòu)等多種原因的限制。大、中、小型動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)做功轉(zhuǎn)速必須遵循 低、中、高速運(yùn)行的理想做功速度的規(guī)律。如三峽電站發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為75r/m，鐵路機(jī)車(chē)的轉(zhuǎn) 速為1000 r/m，牙轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高達(dá)10000 r/m。動(dòng)力機(jī)械所驅(qū)動(dòng)的車(chē)、船和機(jī)車(chē)等工具， 其運(yùn)行的速度存在一定幅度內(nèi)的變化，其運(yùn)行的速度受制于功率大小所決定的動(dòng)力輸出范 圍內(nèi)的變化控制。由油門(mén)控制燃油供給量達(dá)到做功所需的動(dòng)力大小，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡?到高速的變化，其運(yùn)行的啟動(dòng)直至理想的做功速度的提升是依靠多級(jí)變速器逐級(jí)實(shí)現(xiàn)的。分析研究杠桿及動(dòng)力機(jī)械省力做功問(wèn)題，重要的對(duì)象是物體運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能。 動(dòng)能具有其特殊性不象內(nèi)能、化學(xué)能，其自身不能直接產(chǎn)生，往往是由其它形式能量轉(zhuǎn)換形 成，更多的是在扮演中間貯存、過(guò)渡形式的能量。人們對(duì)于動(dòng)能還缺少深層次的感性認(rèn)識(shí)， 有必要深入探討這個(gè)問(wèn)題。內(nèi)能和化學(xué)能均是以物質(zhì)質(zhì)量的多少來(lái)衡量能量的大小，這說(shuō) 明了質(zhì)量與能量之間密切的關(guān)系，亦反映了物質(zhì)的質(zhì)量和能量之間的守恒關(guān)系。電能和光 能也是電、光物質(zhì)的多少來(lái)衡量能量的大小，只不過(guò)光、電的質(zhì)量極其微小是微觀抽象的形 態(tài)。物體的動(dòng)能與勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能，動(dòng)能和勢(shì)能公式如下
1 2 ,
Ek =~ mv -,Ev = mgh
動(dòng)能和勢(shì)能存在的前提條件是必須滿(mǎn)足卞>0或力>0，動(dòng)能、勢(shì)能與質(zhì)量的關(guān)系是在
上述特定的前提條件下，質(zhì)量越大物體的動(dòng)能、勢(shì)能也越大。而上式的動(dòng)能公式所表述的動(dòng)
能實(shí)際上是動(dòng)能的即時(shí)量，因?yàn)槠渲袥Q定動(dòng)能之一的速度是每秒鐘即時(shí)的量值，上述的動(dòng)
能公式所表述的是米/秒即時(shí)的動(dòng)能。杠桿及動(dòng)力機(jī)械省力做功所驅(qū)動(dòng)的做功工具，其做
功速度達(dá)到一定并保持一段做功時(shí)間，其總動(dòng)能為保持此速度做功時(shí)間的累積量，其總動(dòng)
能公式可表述如下
1 2 E2 mtv
5如上述的三峽發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速比牙轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速低的多，而動(dòng)能卻要大的多，這直接說(shuō)明 了質(zhì)量與能量的關(guān)系。動(dòng)能在r > 0的前提下，質(zhì)量越大的物體其運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能也越大，這也 表明物質(zhì)之間相互關(guān)聯(lián)的因果關(guān)系，以及物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的能量轉(zhuǎn)化的守恒。實(shí)際上牛頓第 二定律已經(jīng)詮釋好了力與速度、質(zhì)量和能量的關(guān)系。力與物體運(yùn)動(dòng)的加速度成正比，與物體 的質(zhì)量成反比。國(guó)際制力的單位牛頓的定義，是使質(zhì)量1坧的物體產(chǎn)生lm/s2加速度的力， 即力所對(duì)應(yīng)的能耗轉(zhuǎn)化為一定質(zhì)量物體運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能。三.杠桿工具省力做功機(jī)理分析
縱觀漫長(zhǎng)的人類(lèi)文明歷史，文明發(fā)展的標(biāo)志是創(chuàng)造并使用了勞動(dòng)工具。勞動(dòng)工具的使 用極大地提升了人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然和改造自然的能力，伴隨著人類(lèi)文明的發(fā)展，與此相關(guān)的衣 食住行各類(lèi)工具的相繼發(fā)明使用，最終形成現(xiàn)代人類(lèi)社會(huì)空前的繁榮。杠桿屬于簡(jiǎn)單機(jī)械是標(biāo)志性的省力做功工具，輪軸也屬于簡(jiǎn)單的工具，輪軸可以 分解成由若干個(gè)杠桿首、尾端點(diǎn)相連接組合成輪和軸一體的物體，以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為支點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn) 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)做功的杠桿。齒輪、飛輪和車(chē)輪是組成機(jī)械的基本構(gòu)件，均可視同為輪軸的變形杠 桿工具，故以輪軸為例分析其做功機(jī)理，輪軸做功受力分析，如附圖2所示。力的平衡問(wèn)題是分析物體做功狀況的重要途徑。軸平置輪立式水平設(shè)置的輪軸， 自然呈現(xiàn)以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心，其重心和支點(diǎn)處在輪軸的軸的十字中心，如附圖2中的 ο點(diǎn)，輪軸在空間上呈現(xiàn)自然對(duì)稱(chēng)的靜止平衡狀態(tài)。輪軸的輪上施力做功即可發(fā)揮杠桿的 作用，輪軸的輪半徑越大越容易打破輪軸的靜止平衡狀態(tài)，從而形成輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)做功態(tài)勢(shì)。 輪軸的質(zhì)量呈邊緣分布如飛輪的結(jié)構(gòu)，輪軸的輪上施力做功越容易打破輪軸的靜止平衡狀 態(tài)形成轉(zhuǎn)動(dòng)做功的態(tài)勢(shì)。這是因?yàn)槌蔬吘壷亓Ψ植冀Y(jié)構(gòu)的飛輪，運(yùn)動(dòng)的重力做功存在著杠 桿的增力作用效應(yīng)，而摩擦阻力卻是沒(méi)有這個(gè)作用。假設(shè)，動(dòng)力F在輪上施力做功，軸半徑 與輪半徑之比《，依據(jù)杠桿平衡條件軸上轉(zhuǎn)動(dòng)做功的增力效果為《廠。這個(gè)增力效果是什么 呢？
輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)做功屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng)，其核心是能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題。衡器是利用重量極小的秤陀稱(chēng) 量重物，通過(guò)移動(dòng)秤陀形成與重物的靜止的平衡，兩者是靜止的重力不對(duì)稱(chēng)平衡，求得稱(chēng)重 物的重量。而此時(shí)的不對(duì)稱(chēng)的靜止重力平衡是極易打破而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，特別是在衡器秤陀一 端施力，增加或是減少秤陀一端的重力作用，因?yàn)槌油酉鄬?duì)較小質(zhì)量的重力，施加很小的重 力作用影響，就可打破原有衡器的靜止平衡在瞬間產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，即形成物體運(yùn)動(dòng)做功的態(tài)勢(shì)。 秤陀相對(duì)較小質(zhì)量的重力與被稱(chēng)重物體的重力，兩者是與能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的耗能與動(dòng)能的轉(zhuǎn) 換關(guān)系。兩者的轉(zhuǎn)換是對(duì)應(yīng)著同一個(gè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。水平靜止?fàn)顟B(tài)的輪軸受力狀況是靜止的平衡，輪上施力做功即可直接發(fā)揮杠桿省 力或是增力的作用，輪軸的輪上為施力點(diǎn)，輪軸的軸上起到受力和支點(diǎn)的雙重作用。輪軸做 功的動(dòng)力經(jīng)輪上做功，動(dòng)力突破輪軸的阻力促使其轉(zhuǎn)動(dòng)做功，做功的動(dòng)力維持不變，輪軸轉(zhuǎn) 動(dòng)做功的速度逐漸趨于勻速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的阻力呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平衡的狀態(tài)。 做功的動(dòng)力與阻力之間的平衡，是小與大的不對(duì)稱(chēng)平衡，其大小完全取決于動(dòng)、阻力臂之 比。依據(jù)上述的假設(shè)，重力F經(jīng)衡器的杠桿做功，或者動(dòng)力F經(jīng)輪軸的輪上施力做功，在衡 器的受力端所產(chǎn)生的做功增力效果，在輪軸的軸上產(chǎn)生的做功增力效果均為《廠。輪軸做功 的動(dòng)力與阻力，兩者也同樣是能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的耗能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換關(guān)系。兩者的能量轉(zhuǎn)換也 同樣對(duì)應(yīng)著同一個(gè)做功運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。上述衡器的小與大重力之間的平衡，輪軸的施力與受力的小與大力之間的平衡，均是建立在不對(duì)稱(chēng)的空間基礎(chǔ)之上的平衡。一般來(lái)說(shuō)，如果對(duì)于某個(gè)物理學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)施加限制影響，比如施加外力、外力矩 作用或使用工具等，從而導(dǎo)致該系統(tǒng)原有的某些對(duì)稱(chēng)性遭到破壞，對(duì)系統(tǒng)所加的限制雖然 破壞了原有的對(duì)稱(chēng)性，但它也可能導(dǎo)致某些新的對(duì)稱(chēng)性出現(xiàn)。不利用省力工具直接對(duì)物體 施力做功，力直接作用于物體所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)平衡是對(duì)稱(chēng)守恒的能量轉(zhuǎn)換。此為常態(tài)的能量 轉(zhuǎn)換對(duì)稱(chēng)守恒。利用杠桿、輪軸省力工具對(duì)物體做功發(fā)揮省力、增力的作用，利用對(duì)稱(chēng)性破 缺原理運(yùn)用施力點(diǎn)、支點(diǎn)和受力點(diǎn)之間力臂的空間不對(duì)稱(chēng)性(對(duì)稱(chēng)性破缺)，形成的動(dòng)力與 阻力的不對(duì)稱(chēng)平衡。而動(dòng)力與阻力大小的不對(duì)稱(chēng)，又可能會(huì)導(dǎo)致另一種形式不對(duì)稱(chēng)的形成。分析杠桿及動(dòng)力機(jī)械省力做功機(jī)理，不得再?gòu)脑搭^功的概念規(guī)定談起。傳統(tǒng)的觀 念意識(shí)把功作為衡量能量轉(zhuǎn)換的標(biāo)尺，這實(shí)際上卻是忽略了一個(gè)客觀事實(shí)。即，功概念的規(guī) 定是力在空間上的累積效應(yīng)，而客觀上力在時(shí)間上同樣也存在累積的效應(yīng)。功的概念規(guī)定 無(wú)可非議，功概念規(guī)定及功的原理的總結(jié)，容易使人產(chǎn)生唯有功是衡量能量轉(zhuǎn)化的錯(cuò)誤認(rèn) 識(shí)。功是過(guò)程量，做功的動(dòng)力耗能和轉(zhuǎn)換形成的能量是狀態(tài)量，兩個(gè)不同屬性的量相互對(duì)比 細(xì)微之處也是存在問(wèn)題的，真理尚且有一定的適用范圍，何況是概念性的規(guī)定。運(yùn)用功這個(gè) 存在誤差的標(biāo)尺去衡量杠桿及動(dòng)力機(jī)械杠桿工具省力做功的動(dòng)力耗能，就無(wú)從揭示杠桿及 動(dòng)力機(jī)械杠桿工具省力做功當(dāng)中所蘊(yùn)藏的規(guī)律。要想弄清杠桿工具省力做功機(jī)理，就要澄 清認(rèn)識(shí)，樹(shù)立不論在什么條件下做功，唯有時(shí)間是準(zhǔn)確衡量能量轉(zhuǎn)換相關(guān)因素的唯一標(biāo)尺。功的原理所論述的是杠桿及動(dòng)力機(jī)械杠桿工具省力做功工具在施力端施力做功， 受力端所產(chǎn)生的較大作用力效果，歸結(jié)為輸入功和輸出功兩個(gè)做功量理想化的數(shù)學(xué)推導(dǎo)式 結(jié)果。人們已經(jīng)習(xí)慣用做功的多少來(lái)衡量能量轉(zhuǎn)換相關(guān)因素的大小，杠桿工具做功省力是 在增加了做功位移所實(shí)現(xiàn)的。也就是依據(jù)杠桿或輪軸做功的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡，由支點(diǎn)所形成的內(nèi) 短外長(zhǎng)的圓弧或同心圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的位移的大小，說(shuō)明輸入功與輸出功之間空間概念的大 小對(duì)比。說(shuō)明此問(wèn)題最經(jīng)典的例子是動(dòng)滑輪提升重物，動(dòng)滑輪提升重物做功省力一半，卻 用了比提升高度兩倍的距離，因而得出省力做功不能實(shí)現(xiàn)耗能同步減少的結(jié)論。這實(shí)際上 是把杠桿工具分割成支點(diǎn)內(nèi)外有別的兩個(gè)部分，而實(shí)際上杠桿工具卻是一個(gè)不可分割的整 體，這是自相矛盾的結(jié)果。不論何種形式的做功，輸入功和輸出功卻勢(shì)必要對(duì)應(yīng)著相同的做 功時(shí)間、轉(zhuǎn)速和角速度，這是千萬(wàn)不容忽略的客觀事實(shí)。
杠桿省力工具做功輸出功的形成是輸入功的小動(dòng)力耗能所實(shí)現(xiàn)的，輸入 功與輸出功又對(duì)應(yīng)著同一個(gè)做功時(shí)間，原始動(dòng)力經(jīng)過(guò)杠桿省力工具做功，節(jié)省動(dòng)力的結(jié)果 勢(shì)必是單位耗能的降低，減少的耗能自然也會(huì)在做功的時(shí)間上存在累積效應(yīng)，當(dāng)然了這個(gè) 減少量的多少，要由省力工具做功所節(jié)省動(dòng)力的量級(jí)所決定。而實(shí)際上杠桿或輪軸在使用 時(shí)常態(tài)的比率也在十位量級(jí)之上，這是不可忽視的量級(jí)。功在客觀上是力在空間和時(shí)間上 的累積效應(yīng)，杠桿工具省力做功是小動(dòng)力耗能所實(shí)現(xiàn)的較大轉(zhuǎn)動(dòng)力效果，這個(gè)效果的本質(zhì) 就是較大質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)，依據(jù)前文所述對(duì)動(dòng)能公式的詮釋?zhuān)谒俣纫欢ǖ那疤釛l件下，質(zhì) 量越大的物體其動(dòng)能也越大。杠桿工具原始動(dòng)力省力做功所形成的較大作用力效果的實(shí)質(zhì) 是，其較大質(zhì)量物體所具有的動(dòng)能。因此，杠桿工具省力做功實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)的能量轉(zhuǎn)換。討論物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，又不能不提及另一個(gè)與物體動(dòng)能密切相關(guān)的速度問(wèn)題。杠 桿工具省力模式下做功所驅(qū)動(dòng)的車(chē)、船和機(jī)車(chē)等工具，其運(yùn)行的速度必須符合由于材料承 載極限及機(jī)械結(jié)構(gòu)等多種原因的限制。大、中、小型動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)做功轉(zhuǎn)速必須遵循低、中、高速運(yùn)行的理想做功速度的規(guī)律。杠桿工具省力做功所驅(qū)動(dòng)的車(chē)、船和機(jī)車(chē)等工具，其運(yùn)行 的速度存在一定幅度內(nèi)的變化，其運(yùn)行的速度受制于功率大小所決定的動(dòng)力輸出范圍內(nèi)的 變化控制。由油門(mén)控制燃油供給量達(dá)到做功所需的動(dòng)力大小，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡偷礁咚?的控制變化，其運(yùn)行的低速啟動(dòng)直至理想的做功速度的提升是依靠多級(jí)變速器逐級(jí)實(shí)現(xiàn)。綜上所述，杠桿工具省力做功機(jī)理是，源自利用杠桿工具的施力端點(diǎn)與受力端點(diǎn) 力與作用力的對(duì)稱(chēng)性破缺原理，做功過(guò)程是據(jù)此極限不對(duì)稱(chēng)態(tài)勢(shì)，從而達(dá)到省力平衡做功 的目的。杠桿工具省力做功是對(duì)力的相關(guān)要素的極端化應(yīng)用，最大化挖掘出杠桿工具的潛 在能量，其本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)了不對(duì)稱(chēng)的能量轉(zhuǎn)換，充分提高了有限動(dòng)力耗能的作用。四.輪軸省力做功能量轉(zhuǎn)換的理想化分析
依據(jù)簡(jiǎn)單性原理，建立如圖2所示的系列理想輪軸物理模型。假設(shè)，系列輪軸的質(zhì)量同 為 ，軸半徑同為1米，輪半徑分別為整數(shù)數(shù)列1，2，3…r(單位米)，并設(shè)定相同的做功轉(zhuǎn) 速ω= 2/7 v/s fc為轉(zhuǎn)速)，對(duì)其做功所需動(dòng)力耗能和動(dòng)能進(jìn)行極限對(duì)比分析，分析驗(yàn)證輪 軸省力做功是否存在不對(duì)稱(chēng)的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。依據(jù)上述理想物理模型的設(shè)定條件，設(shè)系列理想輪軸物理模型的首個(gè)圓柱體物體 轉(zhuǎn)動(dòng)做功的動(dòng)力為凡當(dāng)系列輪軸物理模型的半徑分別為= 1,2,3…時(shí)，根據(jù)杠桿平衡 條件得出，系列輪軸物理模型省力做功所需動(dòng)力依次分別為下列一組數(shù)列
1ι1 f,—F,—F,…，一P ,…
23r
輪軸省力做功屬于剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)做功，飛輪的動(dòng)能仏慣量/，角速度ω與輪軸的動(dòng)能、 慣量關(guān)系式分別為
Ei= \ Ioj2,I = Jr 2Ck
依據(jù)上述設(shè)定條件和剛體動(dòng)能關(guān)系式可推導(dǎo)得出輪軸的動(dòng)能公式
廠2 2 _ 2
Ek = r η π m
當(dāng)系列理想物理模型輪軸的輪半徑分別為r = 1,2,3…時(shí)，根據(jù)上式輪軸動(dòng)能公 式得出其動(dòng)能分別為下列一組數(shù)列
ι2—2 λ 2 2222—2
In jt ιη,Αη π m, 9n π m,…，r η π m, ···
由上述的兩組相關(guān)數(shù)列可繪制如圖3所示的坐標(biāo)圖，圖中動(dòng)力能耗(幻的標(biāo)注為普遍 應(yīng)用的熱機(jī)內(nèi)能30%能量轉(zhuǎn)換率所對(duì)應(yīng)的近似3倍的能耗量。坐標(biāo)圖能夠更加清楚直觀地 分析理想物理模型系列輪軸省力做功動(dòng)力耗能和動(dòng)能的變化趨勢(shì)，系列輪軸物理模型省力 做功隨著輪軸半徑的不斷增大，而相對(duì)應(yīng)做功動(dòng)力能耗卻呈現(xiàn)逐次遞減變化直至無(wú)窮小， 系列輪軸模型的動(dòng)能，卻隨著輪軸半徑的不斷增大所對(duì)應(yīng)輪軸動(dòng)能增長(zhǎng)變化，逐次呈現(xiàn)幾 何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)直至無(wú)窮大。從系列理想輪軸物理模型的能量轉(zhuǎn)化的變化趨勢(shì)分析，輪軸省力 做功不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換關(guān)系也一目了然。依據(jù)上述系列理想輪軸物理模型做功所需的動(dòng)力數(shù)列，系列輪軸物理模型完全可 以分別實(shí)現(xiàn)恒外力/M故功，如果用恒動(dòng)力Z7對(duì)系列理想輪軸物理模型省力做功，那么其動(dòng)力 廠的耗能也同樣是恒定不變的。根據(jù)剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律剛體角加速度的大小與它所受到 的外力矩的大小成正比。隨著系列理想輪軸物理模型的半徑不斷增大，系列輪軸模型做功 的外力矩是逐次不斷增大的，所以系列輪軸模型的角加速是呈現(xiàn)不斷遞增的變化趨勢(shì)，系列輪軸模型動(dòng)能變化遞增空間，就不僅是系列輪軸模型半徑增大所帶來(lái)的單一因素，還要 疊加轉(zhuǎn)速增加的雙重因素，其動(dòng)能增大變化的空間是巨大的。因此，得出輪軸物理模型省力 做功的不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換原理的客觀存在。依據(jù)上述論述及剛體動(dòng)能公式推導(dǎo)，在輪軸質(zhì)量一定的前提條件下，輪軸的半徑 越大輪軸做功越省力，越大的輪軸能量也越大。也就是輪軸的半徑Z2與輪軸動(dòng)能成正比， 與輪軸動(dòng)力能耗廠成反比。艮口，
上式中的A為比例常數(shù)，上述關(guān)系在輪軸的重量有所增加的情況下也同樣適用。因?yàn)?輪軸的重量增加，其增加的重力有杠桿的增力作用效應(yīng)，而阻力沒(méi)有這個(gè)作用，阻力耗能的 同步增大與輪軸動(dòng)能的增大不在同個(gè)數(shù)量級(jí)上。五.動(dòng)力機(jī)械省力工具做功原理分析
勞動(dòng)工具始終是伴隨著人類(lèi)文明進(jìn)程，在制造工具的過(guò)程中人類(lèi)不斷尋求基于對(duì)自然 和勞動(dòng)工具以及對(duì)象規(guī)律思考的科學(xué)勞動(dòng)，物質(zhì)世界也因人類(lèi)不斷的創(chuàng)造而變得愈加豐富 多彩。除了純粹的自然規(guī)律之外，一些規(guī)律也隱藏在勞動(dòng)工具與對(duì)象之中，這也是增加認(rèn)識(shí) 及揭示這些規(guī)律的難度。而人們往往也不屑于對(duì)這些看似簡(jiǎn)單的工具進(jìn)行深入的研究，一 些重要的規(guī)律也就長(zhǎng)久地湮沒(méi)在浩瀚的未知海洋里。即便是再?gòu)?fù)雜精密的機(jī)械也是由簡(jiǎn)單的輪、軸和桿等構(gòu)成，獲得普遍應(yīng)用的動(dòng)力 機(jī)械熱機(jī)和電動(dòng)機(jī)，如熱機(jī)動(dòng)力機(jī)械一發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力部分基本構(gòu)造，由曲軸、連桿、活塞、汽 缸和飛輪等組成。由曲軸半徑、連桿長(zhǎng)度和活塞行程所組成的多節(jié)點(diǎn)的搖臂杠桿。搖臂杠桿 工具動(dòng)力臂的長(zhǎng)度大于飛輪的半徑，做功能夠發(fā)揮杠桿省力耗能低的功效，驅(qū)動(dòng)用于均衡、 存貯能量作用的飛輪高速旋轉(zhuǎn)做功。但是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)能低效的能量轉(zhuǎn)化，以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多 節(jié)點(diǎn)的摩擦阻力，以及發(fā)電、散熱等附助機(jī)構(gòu)的羈絆，其杠桿效能的發(fā)揮大打了折扣。電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)做功的是圓柱體的轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)要比發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單的多。電動(dòng)機(jī)雖然利用了能量轉(zhuǎn)換高 效的電能，但是圓柱體轉(zhuǎn)子較小的斷面直徑，限制了杠桿工具作用效能的充分發(fā)揮。車(chē)、船和機(jī)車(chē)等工具是由動(dòng)力源系統(tǒng)，所驅(qū)動(dòng)的由變速器、傳動(dòng)軸、減速器和車(chē)輪 等多個(gè)杠桿、輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組合成一體的變速增力工具，能夠起到發(fā)揮有限動(dòng)力，承載重 物，減少做功阻力和充分提高工作效率等多方面的作用，其做功過(guò)程中存在較為復(fù)雜的變 速增力、變力提速和各種力的合力做功的作用。諸如系統(tǒng)內(nèi)的多級(jí)變速裝置是由固定杠桿 力臂倍率的傳動(dòng)軸(杠桿阻、動(dòng)力臂之比為倍率)、減速器和變換倍率的變速器裝置所組成。 發(fā)動(dòng)機(jī)的原始動(dòng)力凡在汽缸內(nèi)經(jīng)過(guò)由曲軸連桿所組成的搖臂杠桿的作用，完成初級(jí)的增力 作用，此動(dòng)力又經(jīng)過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變速增力工具的作用，做功動(dòng)力是在原始動(dòng)力廠的基礎(chǔ)上 的逐級(jí)提升，其做功最終效果為其多級(jí)杠桿倍率的連乘積。艮口，
如載重汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)由固定倍率的曲軸半徑、連桿長(zhǎng)度和活塞行程所組成的搖臂杠桿， 一般的力臂之比約為1(Γ15倍左右，變換倍率的變速器約3飛倍左右，傳動(dòng)軸約2(Γ50倍左 右，減速器約3飛倍左右，車(chē)輪約5 10倍左右，其做功最終多級(jí)增力連乘積將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 1000倍率，其變速增力作用的效果是驚人的。
動(dòng)力機(jī)械輸出功率的動(dòng)力畢竟有限，動(dòng)力機(jī)械的飛輪或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)做功，本身就存 在著由曲軸連桿活塞所組成的搖臂杠桿的增力作用。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是圓柱體結(jié)構(gòu)，也是屬 于輪上的電磁施力做功，只不過(guò)是圓柱體的轉(zhuǎn)子直徑較小杠桿增力作用不明顯。動(dòng)力輸出 軸的高轉(zhuǎn)速不可能直接驅(qū)動(dòng)汽車(chē)等工具，而是普遍采用具有較大傳動(dòng)比的變換倍率的變速 器、固定倍率的傳動(dòng)軸傳動(dòng)增力，減速器增力作用，以及車(chē)的運(yùn)動(dòng)慣力經(jīng)車(chē)輪增力的合力作 用，來(lái)達(dá)到低速大轉(zhuǎn)矩，來(lái)達(dá)到啟動(dòng)所需的最大動(dòng)力，并通過(guò)無(wú)級(jí)或有級(jí)變速傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)逐級(jí) 提高車(chē)速，直至達(dá)到車(chē)輛運(yùn)行的理想車(chē)速，而此過(guò)程，動(dòng)力機(jī)械功率所對(duì)應(yīng)的耗能是額定功 率內(nèi)的變化。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力所驅(qū)動(dòng)的車(chē)船等工具，其中的合力做功又存在著更為復(fù)雜的情 況，驅(qū)動(dòng)車(chē)自身的重量和載重量運(yùn)動(dòng)起來(lái)自身的慣性力做功。一般車(chē)的重心要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于車(chē) 輪，所以車(chē)輪所承載重物的慣性力做功也存在著杠桿增力的效應(yīng)。物體所具有的慣力非常 特殊，在不同的情況下又呈現(xiàn)不同性質(zhì)的作用，物體在靜止時(shí)慣力是一種阻力，運(yùn)動(dòng)時(shí)的物 體慣力又成了動(dòng)力。而此時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)增加速時(shí)，慣力又呈現(xiàn)阻力與動(dòng)力混合的情況，所以 慣力的存在與發(fā)生作用的規(guī)律也是較為復(fù)雜多變的變力做功。動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)車(chē)一類(lèi)工具的 自重和載重的慣性力做功是客觀存在，車(chē)的自重和載重所擁有的動(dòng)能是客觀存在，是絕對(duì) 不容忽視的因素。而我們?cè)诤饬坑?jì)算動(dòng)力機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)的功率時(shí)，卻是僅僅考慮到 其單個(gè)耗能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力所施加的力，如功率公式中的動(dòng)力余了動(dòng)力機(jī)械之外，實(shí)際上它 也不可能涉及到其它的什么因素之外的力。
「 ηW Fsρ =—=——=Fv
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動(dòng)力機(jī)械所驅(qū)動(dòng)的車(chē)、船和機(jī)車(chē)等工具，并不僅僅是動(dòng)力源系統(tǒng)耗能的施力做功，而是 車(chē)、船和機(jī)車(chē)等工具做為一個(gè)整體系統(tǒng)，其中所存在的極大增力倍率的杠桿作用，自重和載 重慣性力在車(chē)輪杠桿作用力的合力做功，即，系統(tǒng)內(nèi)的Λ，6，…，/^；合力做功，不能簡(jiǎn)單地 認(rèn)為是原始動(dòng)力耗能所形成的等量、對(duì)稱(chēng)守恒的能量轉(zhuǎn)換，兩者的區(qū)別在于系統(tǒng)合力之功 要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于動(dòng)力源的動(dòng)力廠之功。即『合〉/f而此就不是簡(jiǎn)單的等量能量轉(zhuǎn)換，而其合力做 功是形成不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換的根本原因。人類(lèi)對(duì)于車(chē)、船和飛機(jī)等工具的發(fā)明創(chuàng)造可畏是登峰造極，在能量轉(zhuǎn)換方面在增 力與減少阻力的兩極上做到了極致。做功的省力或是增力是一個(gè)方向的極限努力的方向， 另一個(gè)極限的方向是千方百計(jì)減少做功的阻力。目的，旨在利用一種不對(duì)稱(chēng)形式，導(dǎo)致形成 另一種不對(duì)稱(chēng)結(jié)果。比如，車(chē)輪的滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦阻力更小，鐵路比公路的摩擦阻力更 小，輪船因水的浮力可以承擔(dān)更大的重力，飛機(jī)在空中飛行其空中的阻力更小等等。因?qū)嶋H 需要制造了熱機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)裝置，例如，野外或應(yīng)急電源裝置，內(nèi)燃機(jī)鐵路機(jī)車(chē)的動(dòng) 力裝置為熱機(jī)驅(qū)動(dòng)的同軸發(fā)電機(jī)，而這實(shí)際上已經(jīng)是非常地接近尋覓到揭示杠桿工具其中 所蘊(yùn)藏的規(guī)律。但是由于熱機(jī)內(nèi)能形式及機(jī)械效率的低下，對(duì)功的概念以及對(duì)功的原理認(rèn) 識(shí)存在誤區(qū)，在此很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沒(méi)能揭示其中的奧秘。而用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)則會(huì)被認(rèn)為是 徒勞無(wú)益的事情。動(dòng)力機(jī)械杠桿工具所驅(qū)動(dòng)的車(chē)、機(jī)車(chē)等工具，其做功的動(dòng)力并不是等量的能量傳 遞，其原始動(dòng)力廠經(jīng)動(dòng)力機(jī)械多級(jí)杠桿工具的多重增力作用，其增力效果達(dá)到原始動(dòng)力百 倍甚至是千倍量級(jí)，其實(shí)質(zhì)是相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量物體運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能。與杠桿、輪軸省力做功同理，動(dòng)力機(jī)械杠桿工具做功省力則單位耗能低，節(jié)省的動(dòng)力耗能在做功時(shí)間上自然存在 累積，做功動(dòng)力的耗能自然要減少很多。動(dòng)力機(jī)械省力做功不管多少種杠桿工具組合在一 起，其做功過(guò)程無(wú)論多么曲折復(fù)雜，做功的空間位移會(huì)增加多少，功的原理所闡述的輸入功 與輸出功所對(duì)應(yīng)的時(shí)間是相同的，做功的原始動(dòng)力與作用力之間的能量轉(zhuǎn)換是對(duì)應(yīng)著同一 個(gè)時(shí)間，動(dòng)力機(jī)械省力或增力做功所達(dá)到的做功效果，只能說(shuō)明動(dòng)力機(jī)械省力做功的高效。依據(jù)牛頓第二定律，如果動(dòng)力不利用杠桿省力工具直接對(duì)物體做功，力的做功 效果為 3，即力所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為 物體的加速度運(yùn)動(dòng)，能量轉(zhuǎn)換是對(duì)稱(chēng)的守恒。同理，動(dòng)力 機(jī)械利用省力工具對(duì)物體施力做功，力的做功效果為《皿和^ .....aJm0S卩，動(dòng)力機(jī)械利用杠桿工具省力做功所形成的轉(zhuǎn)動(dòng)作用力效果，為質(zhì)量為/7 和 + ^2 …·<3#物體的加速度運(yùn)動(dòng)，其能量轉(zhuǎn)換是不對(duì)稱(chēng)的守恒。輸入功原始動(dòng)力廠與杠桿 工具做功所形成的輸出功增力效果對(duì)應(yīng)著同一個(gè)做功的時(shí)間，同為原始動(dòng)力廠所對(duì)應(yīng)的耗 能，利用或不利用杠桿工具做功，產(chǎn)生不同質(zhì)量物體加速度運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能分別如下
Ei = I ；萬(wàn)轉(zhuǎn)=I nmv ；萬(wàn)轉(zhuǎn)=I · a2.....ajnv2
上述的動(dòng)能之比分別為而/ E.: η -,Ei / E^=B1 · a2.....aD，這也充分說(shuō)明了質(zhì)量
與能量的密切關(guān)系，在滿(mǎn)足r > 0的前提條件下，質(zhì)量越大物體的動(dòng)能也越大。因此，杠桿、 輪軸和動(dòng)力機(jī)械杠桿工具省力做功存在不對(duì)稱(chēng)的能量轉(zhuǎn)換，而這似乎是與能量守恒相悖， 杠桿及動(dòng)力機(jī)械杠桿工具省力所能達(dá)到的效果究竟是什么？許多未知的問(wèn)題等待解答。盡管世間萬(wàn)物五彩繽紛、千變?nèi)f化，然而它們的存在和變化卻遵循一定的自然規(guī) 律，為數(shù)不多的規(guī)律支配著自然界的一切，體現(xiàn)了物質(zhì)世界簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、和諧的自然之美?，F(xiàn) 代物理學(xué)認(rèn)識(shí)到物質(zhì)守恒律與時(shí)間、空間或某種對(duì)稱(chēng)性有關(guān)，它們反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的普遍 特征和規(guī)律性，對(duì)稱(chēng)性原理與守恒定律同樣重要是認(rèn)知物質(zhì)世界的基本原理。物質(zhì)運(yùn)動(dòng)具 有對(duì)稱(chēng)性，對(duì)稱(chēng)性與物理守恒定律存在內(nèi)在深層次的緊密聯(lián)系，物理守恒定律是客觀世界 物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化對(duì)稱(chēng)性的必然反映。然而，物質(zhì)世界的萬(wàn)物并非都具有對(duì)稱(chēng)性，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律也不總是守恒 的，物質(zhì)世界存在各種各樣的不對(duì)稱(chēng)(對(duì)稱(chēng)性破缺)，正是這種不對(duì)稱(chēng)性組成了豐富多彩的 大千世界。物理學(xué)既存在對(duì)稱(chēng)性，也存在對(duì)稱(chēng)性破缺，這正是自然規(guī)律科學(xué)本質(zhì)的反映。研 究自然界所呈現(xiàn)的各種對(duì)稱(chēng)性，以及它的產(chǎn)生和破缺的演化過(guò)程是人們認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的一 種重要手段。所謂的天公造物，人類(lèi)就是自然物質(zhì)世界最大的不對(duì)稱(chēng)結(jié)果，人類(lèi)的存在及人 類(lèi)文明的現(xiàn)狀及進(jìn)展已經(jīng)說(shuō)明了人類(lèi)影響到了物質(zhì)世界的自然進(jìn)程，人為因素、人的創(chuàng)造 力就是最大的不對(duì)稱(chēng)因素。物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無(wú)序的能量轉(zhuǎn)化是物質(zhì)世界運(yùn)動(dòng)變化的普遍形式，人 類(lèi)的客觀需求使得有序的能量轉(zhuǎn)化成為客觀存在，也影響和打破了原有物質(zhì)自然運(yùn)動(dòng)變化 的秩序與平衡。人類(lèi)所進(jìn)行的生產(chǎn)、社會(huì)活動(dòng)有很多是為了創(chuàng)造并實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)的結(jié)果，人類(lèi)的實(shí) 際需求以及技術(shù)上的應(yīng)用所創(chuàng)造出的不對(duì)稱(chēng)平衡，完全可能導(dǎo)致不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換的形成。 實(shí)際上不對(duì)稱(chēng)的能量轉(zhuǎn)換也并不能導(dǎo)致能量的不守恒，能量不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)換與能量守恒并不相 悖，不對(duì)稱(chēng)的能量轉(zhuǎn)換，只是其中的一種參與交換的能量形式的不對(duì)稱(chēng)的能量轉(zhuǎn)換。它實(shí)際 上是依據(jù)一定的諸如空間、重力、力和物質(zhì)的屬性等不對(duì)稱(chēng)平衡的先決條件，從而導(dǎo)致另一 種形式不對(duì)稱(chēng)結(jié)果的形成。杠桿及動(dòng)力機(jī)械杠桿工具省力或是增力做功，利用空間、力和重力的不對(duì)稱(chēng)平衡而導(dǎo)致形成不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換，這里物體做功的動(dòng)力與作用力之間的不對(duì)稱(chēng) 平衡，導(dǎo)致更大質(zhì)量的物體運(yùn)動(dòng)，以及這個(gè)更大質(zhì)量物體運(yùn)動(dòng)所具有的慣性力能量，也參與 了能量轉(zhuǎn)換的全過(guò)程，而這正是被人們所長(zhǎng)期忽略而沒(méi)有被充分認(rèn)知的問(wèn)題。就是這個(gè)原 因，不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換原理雖然不是什么深不可測(cè)的科學(xué)原理，卻難以被人們所盡早揭示。
六.動(dòng)力機(jī)械杠桿工具省力做功能量轉(zhuǎn)換量化分析
1.動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)力的類(lèi)比分析
上述通過(guò)各種方法論證得出的結(jié)論，杠桿及動(dòng)力機(jī)械杠桿工具省力做功存在不對(duì)稱(chēng)能 量轉(zhuǎn)換原理，要經(jīng)受科學(xué)實(shí)驗(yàn)和客觀實(shí)際的驗(yàn)證。通過(guò)汽車(chē)、機(jī)車(chē)和發(fā)電機(jī)做功工具所共同 的質(zhì)量屬性，以及能量轉(zhuǎn)化相關(guān)因素進(jìn)行類(lèi)比分析。實(shí)際應(yīng)用是比科學(xué)實(shí)驗(yàn)更具有論證說(shuō) 明力的證據(jù)，能夠得到客觀、公允的驗(yàn)證結(jié)果。
表1是小功率發(fā)電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速和重量及相互對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系數(shù)據(jù)。從表1發(fā)電機(jī) 的功率與質(zhì)量的比值來(lái)看，功率越小的發(fā)電機(jī)其功率與自重之比值較大，但隨著發(fā)電機(jī)功 率的增大其比值趨于穩(wěn)定，實(shí)際換算可取近似值1 :6。發(fā)電機(jī)的功率與質(zhì)量密切相關(guān)，發(fā)電 機(jī)的質(zhì)量決定其功率的大小，發(fā)電機(jī)的功率與質(zhì)量之比相當(dāng)于質(zhì)量為6 kg的發(fā)電機(jī)可產(chǎn)生 功率為Ikw的電能，兩者的比例關(guān)系也充分說(shuō)明了質(zhì)量與能量之間的關(guān)系。表2為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的中等型號(hào)功率的系列發(fā)電機(jī)組，大型水利發(fā)電機(jī)含 有水輪機(jī)相關(guān)的質(zhì)量、功率等數(shù)據(jù)，以及兩者之比值數(shù)據(jù)。表2為柴油機(jī)所驅(qū)動(dòng)的系列 型號(hào)的發(fā)電機(jī)組，兩者的組合驅(qū)動(dòng)關(guān)系是由同軸相連接，動(dòng)力直接傳導(dǎo)中間沒(méi)有經(jīng)過(guò)變 速增力傳導(dǎo)裝置，柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)做功轉(zhuǎn)速相同。柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的功率與載重比值為 1:4. 65^1:5. 53之間的個(gè)位的數(shù)量級(jí)；表3中的汽車(chē)和鐵路機(jī)車(chē)因?yàn)槔昧俗兯賯鲃?dòng)增力 裝置，汽車(chē)的功率與載重比值為1:71. 05 1:125. 05為幾十到百位的數(shù)量級(jí)；鐵路機(jī)車(chē)功 率與載重的比值為1:308. 64 1:572. 91為幾百位的數(shù)量級(jí)。
表3為動(dòng)力機(jī)械熱機(jī)所驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)和鐵路機(jī)車(chē)，相關(guān)的功率、轉(zhuǎn)速、載重等數(shù)據(jù)， 求其動(dòng)力功率與載重的比值。 通過(guò)對(duì)表2和表3的熱機(jī)所驅(qū)動(dòng)的不同的做功工具情況的對(duì)比分析，同為熱機(jī)發(fā) 動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的做功系統(tǒng)。卻因使用了多級(jí)變速杠桿增力裝置，其做功能力得到極大的提升。 汽車(chē)和機(jī)車(chē)等工具系統(tǒng)存在極高倍率的杠桿變速增力裝置，其增力作用效果明顯，其功率 與自重之比值高達(dá)1 71. 05 1 572. 91,柴油機(jī)所驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組功率與質(zhì)量的比值僅為 不足1:6的個(gè)位數(shù)量級(jí)，兩者相差幾十至幾百倍以上的做功效果。而這么大量級(jí)動(dòng)力的提 升，足以說(shuō)明動(dòng)力機(jī)械經(jīng)多級(jí)變速杠桿增力裝置所起到的非常顯著的作用。機(jī)車(chē)和汽車(chē)同 為熱機(jī)，鐵路鐵軌與公路路面摩擦阻力要小很多，反映在其做功的驅(qū)動(dòng)能力上亦有較大的 提高。通過(guò)上述類(lèi)比分析，就可以圓滿(mǎn)回答杠桿及動(dòng)力機(jī)械杠桿工具做功，省力或是增力的 效果是什么的問(wèn)題。
C0048] 由前文的分析得知，杠桿、輪軸和動(dòng)力機(jī)械的省力做功，動(dòng)力廠經(jīng)杠桿或輪軸省力 做功所形成的轉(zhuǎn)動(dòng)作用力效果為動(dòng)力廠經(jīng)動(dòng)力機(jī)械多級(jí)變速增力裝置省力做功所形
成的轉(zhuǎn)動(dòng)作用力效果為Α ·<32.....Bn-F0這也正是表1和表2同為熱機(jī)所驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)
和車(chē)、機(jī)車(chē)做功工具所呈現(xiàn)出的1:4. 65 1:5. 53與1:71. 05 1:572. 91之間做功能力的 巨大差異。熱機(jī)經(jīng)多級(jí)杠桿變速增力裝置做功過(guò)程，不管再曲折、復(fù)雜，功的原理所闡述的輸入與輸出功實(shí)際上對(duì)應(yīng)著同一個(gè)做功時(shí)間。做功的增力效果通過(guò)杠桿變速增力裝置實(shí)現(xiàn) 增力所對(duì)應(yīng)質(zhì)量物體的啟動(dòng)及低速運(yùn)動(dòng)，而后又經(jīng)過(guò)變速裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)械所需的理想做功速 度。再依據(jù)質(zhì)量、速度和動(dòng)能的關(guān)系，在滿(mǎn)足r > 0前提條件下，質(zhì)量越大的物體其動(dòng)能越 大。上述這些在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)所得出的結(jié)果，是遠(yuǎn)比科學(xué)實(shí)驗(yàn)更具有說(shuō)服力的證 據(jù)，能夠充分驗(yàn)證動(dòng)力機(jī)械杠桿工具省力做功，不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換原理的客觀存在。2.汽車(chē)和機(jī)車(chē)省力工具做功能量轉(zhuǎn)化的量化對(duì)比分析
汽車(chē)和鐵路機(jī)車(chē)是應(yīng)用非常普遍的省力做功工具，其載重量、車(chē)速、功率和油耗數(shù)據(jù)均 是容易獲得的已知量，通過(guò)計(jì)算其內(nèi)能消耗和轉(zhuǎn)化的動(dòng)能進(jìn)行量化對(duì)比分析，其計(jì)算得出 的結(jié)果是最具說(shuō)服力的佐證，可直接求證不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換原理客觀存在的與否。例1，一汽柴油J6商用車(chē)[6]，型號(hào)CA4180P66K2E，其主要參數(shù)載重量20 35 噸，最高車(chē)速120km/h，經(jīng)濟(jì)車(chē)速滿(mǎn)載80km/h油耗45L，柴油的燃燒值4. 3 X IO7J/坧，柴油 的密度0. 84 kg /L0設(shè)定汽車(chē)行駛條件為水平光滑的路面，汽車(chē)的總質(zhì)量為2. OX IO4 kg，汽車(chē)以80km/ h的速度勻速行駛1小時(shí)，計(jì)算其總動(dòng)能與汽車(chē)的油耗進(jìn)行對(duì)比分析。依據(jù)，物體以一定的勻速持續(xù)運(yùn)動(dòng)做功一段時(shí)間的總動(dòng)能等于瞬間動(dòng)能持續(xù)時(shí)間 的累積量。艮口，
1 2
EJ mtv
汽車(chē)做功1小時(shí)的總動(dòng)能
E~ X 2. 0X IO4 kg χ3600sX493. 73 m2/s2 ^ 1.7774 XlO10J
汽車(chē)做功1小時(shí)消耗燃油內(nèi)能總熱量值 Q = 45LX0. 84 kg/LX4. 3X IO7 J/kg ^ 1. 6254X 109 J 汽車(chē)總動(dòng)能與其油耗的內(nèi)能值之比為10. 94 :1。例2，一汽乘用車(chē)，型號(hào)紅旗盛世精英型[7]，其主要參數(shù)90km/s等速油耗 6. 9L/100km，整體滿(mǎn)載質(zhì)量2160 kg。汽油的燃燒值4. 6X IO7J/ kg，汽油的密度0. 71 kg /L。設(shè)定汽車(chē)行駛條件為水平光滑的路面，汽車(chē)質(zhì)量為2160坧，汽車(chē)以90km/h的速度 勻速行駛1小時(shí)，計(jì)算汽車(chē)的總動(dòng)能與油耗進(jìn)行對(duì)比分析。汽車(chē)做功1小時(shí)的總動(dòng)能
1 1
E- mtv2= - X 2160 kg X3600s X625m2/s2 ^ 2. 43 XlO9J 汽車(chē)做功1小時(shí)消耗的內(nèi)能總熱量值
Q = 6. 9LX0. 71 kg /LX 90%X 4. 6 X IO7J/ kg ^ 2. 0282 X IO8 J 汽車(chē)總動(dòng)能與其油耗的總內(nèi)能值之比為11.98:1。例3，戚墅堰鐵路內(nèi)燃機(jī)車(chē)，型號(hào)東風(fēng)n標(biāo)定功率3680kw，燃油消耗率g/kw · h 208g，最高速度:170km/h。柴油的燃燒值4. 3X IO7J/kg，柴油的密度0. 84 kg/L。設(shè)定鐵路機(jī)車(chē)行駛條件為水平的鐵軌路面，機(jī)車(chē)的載重量為1. 5X IO6 kg，鐵路機(jī) 車(chē)以80km/h的速度勻速行駛1小時(shí)，計(jì)算其總動(dòng)能機(jī)車(chē)的油耗進(jìn)行對(duì)比分析。
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機(jī)車(chē)做功1小時(shí)的總動(dòng)能
E&= ^ X 1. 5X IO6 kg χ493. 73m2/s2X3600s ^ 1.3331 XlO12J
機(jī)車(chē)燃油每小時(shí)燃油消耗量3680kwX0. 208kg = 765. 44 kg 機(jī)車(chē)做功1小時(shí)消耗的內(nèi)能總熱量 Q =765.44 kgX4. 3X IO7J /kg ^ 3. 2914X1010 J 機(jī)車(chē)總動(dòng)能與其油耗的總內(nèi)能值之比為40. 50:1。例4，如表1中的長(zhǎng)江三峽水電站，單機(jī)功率為70萬(wàn)kw，發(fā)電機(jī)的整機(jī)質(zhì)量為6000 噸左右，其轉(zhuǎn)動(dòng)做功的轉(zhuǎn)子部分不足3000噸，驅(qū)動(dòng)所需的動(dòng)力強(qiáng)大。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 75r/m轉(zhuǎn)子直徑18. 2m，線速度為68. 57m/s換算成直線運(yùn)動(dòng)的速度為246. 85km/h。具有 強(qiáng)大牽引力的鐵路機(jī)車(chē)可牽引幾千噸重的貨物，如表2中的大連新型電力和諧貨運(yùn)機(jī)車(chē)功 率9600kw，單機(jī)牽引5000 6000噸，最高運(yùn)行速度120km/h。兩者與做功相關(guān)的質(zhì)量、速 度等因素相當(dāng)具有非常接近的可參照對(duì)比性。按照各自的功率計(jì)算對(duì)比兩者之比的近似值 卻為70 1。反之，上述事例中的70萬(wàn)kw功率的三峽水電站單機(jī)，換算為驅(qū)動(dòng)力，所驅(qū)動(dòng)的 質(zhì)量難道僅是6000噸的重量嗎？如果僅僅是上述表3中的熱機(jī)功率與驅(qū)動(dòng)的重量之間的 關(guān)系是1:71. 05^1:572. 91之間，按照最低的比例也應(yīng)當(dāng)是驅(qū)動(dòng)49700噸重的物體。而此重 量依照表2中的電機(jī)的功率與質(zhì)量之比1:8. 57換算，發(fā)電機(jī)的功率將會(huì)是個(gè)百萬(wàn)kw功率 的天文數(shù)字，由此也可以驗(yàn)證不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換原理的客觀存在。上述4個(gè)例子中相關(guān)的做功動(dòng)能相關(guān)值的選取和設(shè)定是客觀保守的，而其油耗卻 取其最大值，并沒(méi)有剔除內(nèi)能利用效率的因素，目的是能夠獲得對(duì)比偏向于熱機(jī)耗能的實(shí) 際最大區(qū)間的數(shù)據(jù)。這些依據(jù)實(shí)際應(yīng)用的范例所計(jì)算出的數(shù)據(jù)是比科學(xué)實(shí)驗(yàn)更具有令人信 服的證據(jù)。綜上所述，求證了不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換原理的客在。


圖1為機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)流程圖，圖示1為動(dòng)力部分的殼體，2為飛輪原動(dòng)機(jī)， 3為飛輪固定轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，4為多個(gè)飛輪原動(dòng)機(jī)動(dòng)力連接的離合器，5為動(dòng)力傳遞部分飛輪 原動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的離合器，6動(dòng)力傳遞多級(jí)變速器，7動(dòng)力傳動(dòng)軸及接合，8為動(dòng)能能量轉(zhuǎn)換 裝置發(fā)電機(jī)，9為動(dòng)力部分的啟動(dòng)電源輸入裝置，10啟動(dòng)輸入的電源，11為循環(huán)動(dòng)力的電源 線，12為內(nèi)置的電池啟動(dòng)電源，13為發(fā)電機(jī)電源輸出裝置，14為電源輸出。圖2為輪軸飛輪受力分析圖，一是作為輪軸的受力分析圖型；二是作為理想物理 模型的剛體省力做功其動(dòng)力耗能與轉(zhuǎn)換動(dòng)能的能量分析。輪軸飛輪是標(biāo)準(zhǔn)圓可把若干個(gè)輪 軸飛輪的剖面圖置于同一個(gè)經(jīng)X和_7軸相交并為圓心ο的平面，用來(lái)分析剛體輪上施力省 力做功其動(dòng)力耗能與能量轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系。圖3為輪軸省力做功動(dòng)力與動(dòng)能趨勢(shì)圖，依據(jù)輪軸省力做功，其動(dòng)力耗能和輪軸 動(dòng)能極限數(shù)列變化數(shù)據(jù)繪制的坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施例方式人類(lèi)社會(huì)文明總是伴隨著技術(shù)革命的發(fā)展，全社會(huì)的生產(chǎn)力水平得到極大的提 升。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法屬于基礎(chǔ)性的技術(shù)原理創(chuàng)新技術(shù)，利用不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換原理設(shè)計(jì)的新概念動(dòng)力系統(tǒng)裝置。所涉及的大多數(shù)技術(shù)屬于現(xiàn)有成熟的公知與公用技術(shù)， 以及這些技術(shù)應(yīng)用的相互整合，不存在技術(shù)實(shí)施上的難點(diǎn)問(wèn)題。由于機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù) 及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的出現(xiàn)，人類(lèi)社會(huì)未來(lái)理想能源需求將會(huì)實(shí)現(xiàn)全面高效而環(huán)保的電能方 式，動(dòng)力系統(tǒng)也將實(shí)現(xiàn)全面的電磁驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，真正意義上的全面電氣化時(shí)代即將到來(lái)。一.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)的理論依據(jù)
發(fā)明創(chuàng)造源自于社會(huì)的實(shí)際需求，技術(shù)發(fā)明又往往是建立在以往的技術(shù)基礎(chǔ)之上。開(kāi) 拓性發(fā)明又有可能是基于所揭示的科學(xué)原理之上，將會(huì)形成新的觀念和新技術(shù)理論，進(jìn)而 促進(jìn)對(duì)于物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)明課題研究，成功揭示并論證了杠桿及 動(dòng)力機(jī)械省力做功不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換的科學(xué)原理的客觀存在，對(duì)于人類(lèi)飽受能源危機(jī)及相關(guān) 環(huán)境問(wèn)題困擾的作用與意義是不言而喻的。1.目前動(dòng)力機(jī)械技術(shù)方面的缺陷
機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)不僅僅揭示了不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換的科學(xué)原理，還在于對(duì)于動(dòng)力機(jī)械 杠桿工具性能的全面梳理，客觀地分析了動(dòng)力機(jī)械內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)所在，動(dòng)力機(jī)械 工作效率不高的癥結(jié)主要還是源于系統(tǒng)技術(shù)所限。內(nèi)能的能量形式是影響熱機(jī)工作效率的 主要原因，同時(shí)化石能源又面臨資源枯竭，相關(guān)的排棄物對(duì)于環(huán)境的影響較大，制約人類(lèi)社 會(huì)的健康和諧發(fā)展。其次是發(fā)動(dòng)機(jī)做功動(dòng)力經(jīng)活塞滑動(dòng)的摩擦阻力，非做功狀態(tài)的活塞運(yùn) 行的摩擦阻力的影響，動(dòng)力的損耗較大，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)施力的特點(diǎn)是不持續(xù)間斷的點(diǎn)上間接施 力，對(duì)動(dòng)力亦有損耗，還有系統(tǒng)的發(fā)電、散熱、水循環(huán)和進(jìn)排氣等附屬機(jī)構(gòu)運(yùn)行阻力的羈伴， 極大地影響了其效率的充分發(fā)揮。電動(dòng)機(jī)雖然利用高效的電能，但是圓柱體的轉(zhuǎn)子限制了， 其杠桿效能的充分發(fā)揮。2.飛輪功能及作用的認(rèn)識(shí)
飛輪是動(dòng)力機(jī)械的核心構(gòu)件，飛輪看似非常簡(jiǎn)單的物體其內(nèi)部也是隱藏了不少奧秘。 動(dòng)力機(jī)械是離不開(kāi)飛輪的，蒸氣機(jī)最初的設(shè)計(jì)是沒(méi)有飛輪的，有無(wú)飛輪對(duì)蒸氣機(jī)性能的影 響較大，飛輪充分改善了蒸氣機(jī)的性能，人們才認(rèn)識(shí)到了飛輪的作用，所以發(fā)動(dòng)機(jī)都有飛 輪。但是人們對(duì)于飛輪的作用仍舊停留在存儲(chǔ)、平衡和均衡能量層面上的認(rèn)知。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)提升了對(duì)杠桿、輪軸和系列相關(guān)變形及組合工具作用的認(rèn) 識(shí)。通過(guò)分析杠桿和輪軸做功機(jī)理得知，輪軸的半徑與輪軸的動(dòng)能成正比和動(dòng)力耗能成反 比的關(guān)系，認(rèn)識(shí)到輪軸飛輪可直接作為原動(dòng)機(jī)使用的價(jià)值。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)利用飛輪 為原動(dòng)機(jī)，著重解決了飛輪的輪上直接施力做功發(fā)揮杠桿增力作用的問(wèn)題，同時(shí)也賦予飛 輪更多的作用。飛輪可直接作為原動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，既可起到杠桿的增力作用減少單位能 耗，又可增加動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力性能的多種綜合功能的作用，而不僅僅是作為必不可少的一 個(gè)部件的作用。提高對(duì)這些工具做功深層次上的認(rèn)識(shí)，基本上弄清楚了這些工具當(dāng)中所蘊(yùn) 藏的規(guī)律，并因此揭示了不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換的科學(xué)原理，提升了對(duì)于客觀物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。3.動(dòng)力機(jī)械的精髓所在
飛輪、齒輪和車(chē)輪均是輪軸的變形杠桿工具，它們往往通過(guò)單個(gè)或是組合一起發(fā)揮做 功變速、省力或是增力的杠桿作用。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)活塞、連桿和曲軸所組成的搖臂杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)做 功，其本質(zhì)是驅(qū)動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)做功，動(dòng)力經(jīng)飛輪同軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸輸出。如果做功的動(dòng)力能夠直接從飛輪上或是直接作用于飛輪的輪上施力做功，既省略 了熱機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)較為復(fù)雜的多節(jié)點(diǎn)搖臂杠桿及系統(tǒng)附屬機(jī)構(gòu)的羈絆，又克服了電機(jī)圓柱體轉(zhuǎn)子低效的弊病。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)利用輪軸飛輪直接作為原動(dòng)機(jī)，直接或是間接利用電 磁驅(qū)動(dòng)裝置，產(chǎn)生的氣動(dòng)、液壓、噴氣和噴液的推力或是反沖推力驅(qū)動(dòng)飛輪的旋轉(zhuǎn)做功。在 飛輪的輪上采用非接觸式的直接施力做功動(dòng)力傳遞的損耗較小，受飛輪的徑級(jí)所限杠桿的 增力作用有限，動(dòng)力增大的作用還要通過(guò)多級(jí)變速杠桿裝置實(shí)現(xiàn)。做功的原始動(dòng)力經(jīng)過(guò)上述技術(shù)措施的實(shí)施，其效能得以最大效率的發(fā)揮，而此高 速轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力一般是不具備直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)或是機(jī)車(chē)一類(lèi)的交通運(yùn)輸工具。往往通過(guò)變 速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的減速增力作用，動(dòng)力又經(jīng)較長(zhǎng)的傳動(dòng)軸和減速器的增力作用，再經(jīng)過(guò)車(chē)輪工 具減少摩擦阻力的作用，才能實(shí)現(xiàn)較大質(zhì)量的交通運(yùn)輸工具的啟動(dòng)做功，而運(yùn)動(dòng)的交通運(yùn) 輸工具其重心在車(chē)輪上面的運(yùn)動(dòng)慣力又通過(guò)車(chē)輪做功，又存在杠桿作用效應(yīng)，其多節(jié)點(diǎn)的 增力作用明顯，增力作用達(dá)到原動(dòng)力的百倍數(shù)量級(jí)甚至是千倍數(shù)量以上，做功的速度再通 過(guò)多級(jí)變速裝置逐級(jí)實(shí)現(xiàn)被驅(qū)動(dòng)工具所要求的理想做功速度。同樣的原理，機(jī)械能動(dòng)力系 統(tǒng)的飛輪原動(dòng)機(jī)也要經(jīng)過(guò)多級(jí)變速裝置的增力作用，提升驅(qū)動(dòng)力達(dá)到原始動(dòng)力的百倍數(shù)量 級(jí)甚至是千倍數(shù)量級(jí)以上的增力作用，只不過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)不是車(chē)和貨物，而是動(dòng)能轉(zhuǎn)換 裝置的發(fā)電機(jī)，并又經(jīng)多級(jí)變速裝置逐級(jí)提高到發(fā)電機(jī)匹配的理想做功速度。直接或間接 的電磁驅(qū)動(dòng)飛輪原動(dòng)機(jī)和多級(jí)杠桿變速增力工具的組合為動(dòng)力機(jī)械的精髓所在，而此也是 實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換的根本原因。二.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)的設(shè)計(jì)方法
動(dòng)力機(jī)械性能的高低首先是其做功耗能的能量形式所決定，電能是能量轉(zhuǎn)換效率較高 的能源之一，在能量的傳輸、存儲(chǔ)和環(huán)保方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。其次是動(dòng)力機(jī)械系統(tǒng)自身的 效率及工作模式?jīng)Q定其效能的高低。圍繞著增力變速，能量轉(zhuǎn)換相關(guān)兩極的極限上做文章， 克服熱機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面的缺陷，充分減少做功的阻力，增加做功的驅(qū)動(dòng)力，并圍繞著如何利 用好現(xiàn)有的技術(shù)與創(chuàng)新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，從而確保創(chuàng)新動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性?？茖W(xué)原理轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的技術(shù)發(fā)明，涉及眾多科學(xué)原理的與技術(shù)原理的有機(jī)結(jié)合。 正如機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)設(shè)計(jì)揭示并運(yùn)用不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換的科學(xué)原理，而使科學(xué)原理 轉(zhuǎn)化為完美的實(shí)用技術(shù)，首先在科學(xué)原理的運(yùn)用與技術(shù)原理的巧妙結(jié)合，以及技術(shù)原理的 創(chuàng)新運(yùn)用，還在重要環(huán)節(jié)上解決好創(chuàng)新技術(shù)與現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)的完美結(jié)合。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng) 技術(shù)在各個(gè)環(huán)節(jié)上大多運(yùn)用了現(xiàn)有的應(yīng)用技術(shù)，其中的動(dòng)力部分原動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，依據(jù)杠桿、 輪軸省力做功機(jī)理，運(yùn)用輪軸飛輪為原動(dòng)機(jī)，可發(fā)揮輪軸飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)做功省力或增力的作用， 并有效降低單位耗能，以及增加輪軸飛輪動(dòng)能的多重功效的作用。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)的 特點(diǎn)注定了其能量形式為高效的電能，可充分減少動(dòng)力系統(tǒng)無(wú)謂的損耗。傳統(tǒng)的熱機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)其內(nèi)能是導(dǎo)致效率低下的主要因素，其次是活塞做功由連杠曲 軸所組成的多節(jié)點(diǎn)的搖臂杠桿，對(duì)于飛輪的施力做功是間接的、間歇式的施力過(guò)程，特別是 多缸活塞做功，非做功狀態(tài)的活塞及曲軸連桿搖臂杠桿的相互牽制阻力，連杠、活塞和曲軸 相關(guān)的各節(jié)點(diǎn)摩擦阻力，系統(tǒng)的附屬發(fā)電、冷卻、散熱進(jìn)排氣系統(tǒng)的羈伴阻力始終是如影隨 形，做功動(dòng)力的損耗及設(shè)備磨損是較大的?？芍苯影扬w輪作為原動(dòng)機(jī)來(lái)使用，并設(shè)法實(shí)現(xiàn)飛 輪原動(dòng)機(jī)的電磁驅(qū)動(dòng)，則可以有效克服上述制約機(jī)械效能發(fā)揮的技術(shù)缺陷?，F(xiàn)代的一些諸如飛機(jī)和火箭一類(lèi)工具，是以氣動(dòng)、噴氣為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，這些驅(qū)動(dòng)技術(shù) 是比傳統(tǒng)的機(jī)械式傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)更為高效、科學(xué)的方法。上述驅(qū)動(dòng)力作用的特點(diǎn)，體現(xiàn)在力的 作用是非接觸、直接、持續(xù)的多點(diǎn)均衡的施力做功，動(dòng)力基本上沒(méi)有損耗和設(shè)備的損耗也較小。不論是什么性質(zhì)的力，力的作用方向始終是直線，如何把直線方向的推力或是反沖推力 直接轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)做功是動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。蒸氣輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的葉輪是依靠蒸氣 或是燃?xì)獾闹苯訃娚涞饺~輪推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)做功，液力變扭器通過(guò)液壓噴射葉輪旋轉(zhuǎn)做功， 把直線施力的做功直接轉(zhuǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng)?？梢园焉鲜鱿冗M(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)合理地移置到機(jī)械 能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)上來(lái)，通過(guò)以下幾種方式實(shí)現(xiàn)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)做功，一是在飛輪上直接安裝施 力氣動(dòng)、噴氣和噴液產(chǎn)生反沖推力的動(dòng)力裝置，直接通過(guò)輪上切線方向噴口的反沖推力的 作用而使飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)做功；二是利用蒸氣機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)相同的方法，其飛輪可制造成葉輪的形 狀，通過(guò)輪外安置的動(dòng)力噴射葉輪旋轉(zhuǎn)做功方法實(shí)現(xiàn)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)做功；三是把飛輪設(shè)計(jì)為 永磁或電磁飛輪轉(zhuǎn)子，利用電磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)直接驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做功。盡管直接把飛輪作為原動(dòng)機(jī)可發(fā)揮杠桿做功省力耗能低的功率，但是單個(gè)杠桿工 具省力或是增力作用畢竟有限，但是人的愿望與需求卻是無(wú)限的，技術(shù)發(fā)明更多是為了滿(mǎn) 足人們的實(shí)際需求。好在前人已經(jīng)為我們創(chuàng)造出了好的方法，機(jī)械式的軸、桿和齒輪及多級(jí) 變速傳動(dòng)裝置，滿(mǎn)足增力變速的實(shí)際需求，可以合理最大限度地實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)的做功省力 或是增力的技術(shù)措施。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)是封閉的系統(tǒng)，其動(dòng)力循環(huán)存在系統(tǒng)的控制問(wèn) 題，以確保系統(tǒng)內(nèi)部相互的協(xié)調(diào)、控制，系統(tǒng)動(dòng)力的循環(huán)和能量的輸出。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技 術(shù)亦是機(jī)電一體化的動(dòng)力系統(tǒng)裝置。三.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)裝置的構(gòu)成
1.動(dòng)力部分飛輪原動(dòng)機(jī)。2.動(dòng)力傳動(dòng)部分由動(dòng)力接合裝置、多級(jí)變速增力裝置和傳 動(dòng)軸組成。3.能量轉(zhuǎn)換裝置發(fā)電機(jī)。4.整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)、電能輸出和系統(tǒng)的監(jiān)控裝置所 組成。四.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)
1.動(dòng)力部分設(shè)計(jì)，飛輪原動(dòng)機(jī)可由單個(gè)或是數(shù)個(gè)同軸飛輪轉(zhuǎn)子組合而成，沿著定軸轉(zhuǎn) 動(dòng)做功的飛輪轉(zhuǎn)子。依據(jù)動(dòng)力需求的特點(diǎn)亦可設(shè)計(jì)成，數(shù)個(gè)飛輪轉(zhuǎn)子由自動(dòng)或是控制式的 離合裝置串連組成動(dòng)力系統(tǒng)，以滿(mǎn)足動(dòng)力變化的多樣化需求，依據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)的特點(diǎn)確 定飛輪轉(zhuǎn)子為速度、重力或是混合型的飛輪轉(zhuǎn)子。飛輪原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，依據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為飛輪內(nèi)置式或外置式的動(dòng)力裝置。 其驅(qū)動(dòng)效果各有所長(zhǎng)，內(nèi)置式驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)是動(dòng)力的作用效果直接經(jīng)過(guò)的環(huán)節(jié)少其損耗 小，而動(dòng)力的傳輸方面也存在不便的缺點(diǎn)。安裝在輪外的外置式驅(qū)動(dòng)裝置，缺點(diǎn)是施力是間 接的動(dòng)力有損耗。飛輪原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法設(shè)計(jì)如下
(1).在飛輪轉(zhuǎn)子的內(nèi)部直接安裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力裝置，一是利用氣體或是液體方式所 產(chǎn)生反沖推力經(jīng)輪上的噴口，直接驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做功；二是利用飛輪上安裝的電機(jī) 驅(qū)動(dòng)的螺旋槳?dú)鈩?dòng)推進(jìn)裝置，直接驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做功。(2).在飛輪轉(zhuǎn)子的外部安裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力裝置，飛輪轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成方便接受動(dòng)力 的葉輪形狀，通過(guò)氣體或是液體噴射推力驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做功。(3).電磁驅(qū)動(dòng)模式，原動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)子可制作成永磁或是勵(lì)磁的飛輪式轉(zhuǎn)子，飛輪 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做功，可由電機(jī)模式的電磁驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。2.動(dòng)力傳動(dòng)部分，由動(dòng)力接合裝置、多級(jí)變速增力裝置和傳動(dòng)軸組成。可由電磁、 機(jī)械或是液力變扭器與多級(jí)(無(wú)極或有極)變速增力裝置及傳動(dòng)軸與發(fā)電機(jī)相連。3.能量轉(zhuǎn)換裝置與動(dòng)力系統(tǒng)匹配發(fā)電機(jī)，可依據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)增力幅度大的特點(diǎn)選擇適合低轉(zhuǎn)速，如水力電機(jī)制式的扁平結(jié)構(gòu)的大直徑電磁轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)。4.整個(gè)系統(tǒng)的控制裝置，動(dòng)力循環(huán)、啟動(dòng)和監(jiān)控裝置及線路共四部分組成。主要是 為了控制、協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力循環(huán)與電能的對(duì)外輸出。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)在應(yīng)用上具有寬泛的應(yīng)用范圍，主要的應(yīng)用領(lǐng)域在能源與動(dòng) 力機(jī)械應(yīng)用方面。可依據(jù)各自平臺(tái)的特點(diǎn)，作為能源應(yīng)用平臺(tái)，基本上不受空間等條件的限 制，原動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)子的直徑可依據(jù)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)功率所確定，選擇適宜的外徑和類(lèi)型的飛輪 轉(zhuǎn)子，可由一個(gè)或是數(shù)個(gè)飛輪轉(zhuǎn)子原動(dòng)機(jī)共同組合發(fā)揮作用以滿(mǎn)足動(dòng)力的相對(duì)需求。對(duì)于 動(dòng)力增力部分的裝置，可依據(jù)應(yīng)用平臺(tái)的條件靈活地選擇設(shè)計(jì)動(dòng)力增力傳動(dòng)裝置。動(dòng)力增 力組合由簡(jiǎn)單機(jī)械的輪、桿和軸及多級(jí)變速的杠桿增力裝置組成，可實(shí)現(xiàn)原始動(dòng)力最大化 的增力作用效果，并適配功率相當(dāng)?shù)陌l(fā)電機(jī)共同組成機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)裝置。機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)施存在一定的難度，主要是飛輪內(nèi)置式電磁驅(qū)動(dòng)裝置的 能量傳遞問(wèn)題。氣體、液體和電能動(dòng)力傳遞，其流動(dòng)傳遞過(guò)程中的靜止不動(dòng)的導(dǎo)管和電源線 與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的動(dòng)力傳遞問(wèn)題。固定不動(dòng)傳遞氣壓、液壓動(dòng)力的導(dǎo)管，可與轉(zhuǎn)動(dòng)軸為空心的轉(zhuǎn)動(dòng) 軸導(dǎo)管相連通，通過(guò)相互接觸面的內(nèi)部凹凸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確保內(nèi)部的氣壓、液壓的不泄露，保證 動(dòng)力壓力的不損耗傳遞，及不影響轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)做功。電源的傳輸可通過(guò)固定不動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng) 軸絕緣的滑環(huán)，并與轉(zhuǎn)動(dòng)軸內(nèi)置的同軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線接觸點(diǎn)與滑環(huán)相連，電源的負(fù)極搭 鐵。構(gòu)成機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)的幾大組成部分裝配一起，經(jīng)調(diào)試即可實(shí)現(xiàn)由系統(tǒng)或是外電源啟 動(dòng)，直接或是間接的電磁驅(qū)動(dòng)做功，原始動(dòng)力經(jīng)飛輪轉(zhuǎn)子和多級(jí)變速裝置的增力作用，原始 動(dòng)力得以增至其百倍甚至是千倍以上的量級(jí)，其驅(qū)動(dòng)力得以極大的提升，可以驅(qū)動(dòng)更大質(zhì) 量的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)做功，利用多級(jí)變速裝置，經(jīng)系統(tǒng)的變控裝置調(diào)控，逐級(jí)把做功的速度升至 發(fā)電機(jī)所需理想的做功速度，并形成整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力循環(huán)控制及電能的對(duì)外輸出。
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權(quán)利要求
機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征是，依據(jù)杠桿及動(dòng)力機(jī)械省力做功能夠形成不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換的原理，直接利用飛輪轉(zhuǎn)子為原動(dòng)機(jī)，可發(fā)揮杠桿省力做功單位耗能低的功效。飛輪原動(dòng)機(jī)可由單個(gè)或是數(shù)個(gè)同軸的飛輪轉(zhuǎn)子組合而成，或是由自動(dòng)、控制離合裝置串連數(shù)個(gè)飛輪轉(zhuǎn)子組成動(dòng)力系統(tǒng)。在飛輪轉(zhuǎn)子的外部或是內(nèi)部安裝電磁驅(qū)動(dòng)裝置，在輪上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、無(wú)接觸電驅(qū)，氣動(dòng)、電動(dòng)方式的直接施力驅(qū)動(dòng)做功，動(dòng)力再經(jīng)系統(tǒng)的多級(jí)變速裝置大幅度的增力作用，可以驅(qū)動(dòng)更大質(zhì)量的發(fā)電機(jī)工作，再通過(guò)變速裝置逐級(jí)變速達(dá)到發(fā)電機(jī)所需的理想做功速度。用系統(tǒng)產(chǎn)生的電能替換外接電源驅(qū)動(dòng)，利用系統(tǒng)的監(jiān)控裝置，控制機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)的啟動(dòng)、動(dòng)能的產(chǎn)生及電能的轉(zhuǎn)化形成，動(dòng)力的循環(huán)做功，以及系統(tǒng)對(duì)外的電能輸出的機(jī)電一體化裝置的設(shè)計(jì)方法。
2.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述，其特征是，飛輪轉(zhuǎn)子原動(dòng)機(jī) 的驅(qū)動(dòng)技術(shù)方法，在飛輪轉(zhuǎn)子的內(nèi)部直接安裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力裝置，一是利用氣體或是液 體方式所產(chǎn)生反沖推力直接驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做功；二是利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋槳?dú)鈩?dòng)推 進(jìn)裝置直接驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做功。
3.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述，其特征是，在飛輪轉(zhuǎn)子的外 部安裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力裝置，飛輪轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成方便接受動(dòng)力的葉輪形狀，通過(guò)氣體或是液 體噴射推力驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做功。
4.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述，其特征是，飛輪轉(zhuǎn)子原動(dòng)機(jī) 的驅(qū)動(dòng)技術(shù)方法，原動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)子可制作成永磁或是勵(lì)磁的飛輪轉(zhuǎn)子，飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做 功由電機(jī)模式的電磁驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
5.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述，其特征是，飛輪轉(zhuǎn)子原動(dòng)機(jī) 的驅(qū)動(dòng)技術(shù)方法，熱機(jī)動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生噴氣、液壓和氣動(dòng)推力或是反沖推力，均可實(shí)現(xiàn)飛 輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做功。
6.機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述，其特征是，熱機(jī)和傳統(tǒng)的電 動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，動(dòng)力經(jīng)傳導(dǎo)變速增力裝置驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)做功，形成動(dòng)力系統(tǒng)的往復(fù)循環(huán)做功。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征是，機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng) 的構(gòu)成方法及做為動(dòng)力工具所驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用平臺(tái)，在廣泛的交通運(yùn)輸工具、工程、農(nóng)業(yè)和能源 利用方面相關(guān)的技術(shù)開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)應(yīng)用問(wèn)題。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，涉及能源、交通運(yùn)輸及相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域，依據(jù)不對(duì)稱(chēng)能量轉(zhuǎn)換的原理，創(chuàng)新設(shè)計(jì)飛輪轉(zhuǎn)子原動(dòng)機(jī)，依據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)置外置或是內(nèi)置式的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，并運(yùn)用現(xiàn)代的氣動(dòng)、噴氣、液壓和電磁驅(qū)動(dòng)方法產(chǎn)生的推力或是反沖推力做功，驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)做功，并經(jīng)多級(jí)變速傳導(dǎo)裝置的增力作用后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)而形成系統(tǒng)的往復(fù)循環(huán)做功，系統(tǒng)由外源或自備的電源啟動(dòng)，待系統(tǒng)工作正常，由系統(tǒng)電源替換啟動(dòng)電源的工作，機(jī)械能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)將會(huì)有效破解人類(lèi)社會(huì)所面臨能源危機(jī)、環(huán)境污染兩大難題，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)未來(lái)理想能源的終極目標(biāo)。
文檔編號(hào)F03G7/10GK101929448SQ20101025306
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者戚成吉 申請(qǐng)人:戚成吉