组合杠杆的产生及其用途与效率

组合杠杆的产生及其用途与效率

本发明涉及一种1∶1做功应用、类似等臂杠杆与省力杠杆相结合的一种组 合杠杆。

已知杠杆技术的使用，都必须符合杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力× 阻力臂，现有的杠杆技术，例如：省力的杠杆有撬石头长棒、钳子等，省距离 的杠杆有钓鱼杆、剪刀等，天平、定滑轮是动力臂和阻力臂相等的等臂杠杆， 轮轴是可以连续旋转的省力杠杆，动滑轮是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，以及 滑轮组的应用等，现有的杠杆技术，应用简单、方便，因而在生活中被普遍认 可，而针对用于小空间位置，比如多缸内燃机中，现有的杠杆技术无一能够介 入其中去做扩大动力应用，使多缸内燃机在同等功率中，可以减缸、省油，例 如：MB-820Bb型柴油机是德国奔驰公司制造的，它是V型12缸，D399型柴 油机是美国卡特彼勒拖拉机公司设计制造的，是16缸，多缸内燃机采用的都是 增缸扩大横截面积等方法扩大动力的，从而暴露出了上述杠杆的共同缺点，即 动力臂、阻力臂、支点三结合的现有杠杆技术不完美，因而无一能够介入多缸 内燃机中，去扩大动力而得到应用。

本发明的目的是提供一种能够使用小空间位置、去倍数效率增大动力，使 动力臂、阻力臂、支点三结合呈比较完美的组合杠杆应用。

本发明中的组合杠杆，其支点是一个定滑轮地应用，定滑轮，众所周知是 一个等臂杠杆，此定滑轮，其轴做为支点，其框做为固定点的应用，由其轮上 分布着二根(或四根、六根……)内角相同、长度相同、型号大小相互相同的 长棒，此二根长棒类似等臂杠杆与省力杠杆相结合的应用，即一根做功与另一 根非做功，其行程长度同样是1∶1，并且每一根长棒的做功表现为省力杠杆的应 用。支点是定滑轮形式应用，当然在空间、压力允许的情况下，支点(即轴) 上可以介入滑动轴承或滚动轴承(多个并列)以减小磨擦，以及注入润滑油的 应用；支点是定滑轮形式的应用，其目的就是扩大轴做为固定支点的作用范围， 让轮环绕轴的静止，让润滑油、滑动轴承或滚动轴承介入，可以减小磨擦，方 便于轮去转移固定支点(即轴)以静止的面对，为轮的动态旋转应用(支点)。 框固定轴，框相接地平面，轴平行于水平线，将轮划分出一个重力同心向地的 等臂杠杆应用，即A线为框、轴的中心线，A线垂直于水平线，A线是不动线， A线是支点向地的垂直作用线，A线是清楚划分动力臂与阻力臂的界限线，A 线是永恒标示着轮的静止与动态旋转应用中，轮上的动力臂比阻力臂为0∶0长 度的作用始发线。定滑轮以轴中的P点为圆心，B线经P点垂直A线，轮上A、 P线为B、P线的0°角度线，B、P线为A、P线的90°角度线。长棒的应用材料 广泛，可以是内燃机中连杆材料的应用，并可以使其两端分别衔接内燃机中连 杆，衔接方式：是内燃机中连杆大头与曲轴的衔接应用。长棒中含有一弯折角 度，此弯折角度的规范使用角度，一般应用为：大于90°-120°角度之间的应用， 是长棒在下述规则中，长棒可以在轮上做旋转角度，一一对应为：大于0°-60° 角度之间的应用，而在小空间位置中应用本发明，长棒中的弯折角度为：大于 97.5°-108°角度之间的应用，是长棒在下述规则中，长棒可以在轮上做旋转角 度，一一对应为：大于15°-36°角度之间的应用。长棒的弯折处是一个与轮同 心的轮半径画弧弧度，此弧度(下面还有描述)与轮啮合(可以相互含齿)，并 可以由螺杆、螺母等固定措施，将长棒固定在轮上，此弧度分别在连杆E与连 杆H上；二根长棒，即称：L棒、M棒，以等臂平衡的状态间隔分布在轮上， 与轮上各呈纵横交点相接，使各自的弯折角度，为平面中轮上相对角度，且L 棒、M棒被A线划分出各自的动力臂、阻力臂，比加L棒上的动力臂长度为D， 阻力臂长度为G，M棒上的动力臂长度为V，阻力臂长度为W；L棒、M棒以 各自的弯折角度处划分；L棒上，动力臂为连杆E，阻力臂为连杆F，M棒上， 动力臂为连杆H，阻力臂为连杆K；做为动力臂的连杆E与连杆H，其各自的 中心线在相互延长后，是平面中重合的一条直线；在二根长棒等臂、平衡、无 外力作用时，连杆E与连杆H的中心线平衡同一水平面，比如此水平面为C面， C面在轮上且垂直A线。做为阻力臂的连杆F与连杆K，其各自的中心线与P 点相通，F、P与K、P在二根长棒的规则角度旋转中，在平面中，连接连杆F、 连杆K的长度终点为线，则FPK总是呈一个等腰三角形，内中∠FPK的角度， 即是二根长棒各自规则在轮上旋转的角度，且此角度能够使做为阻力臂的连杆F 与连杆K，其各自的中心线能够与A线重合；可以使用的误差范围是：连杆F 与连杆K的各自阻力臂向边沿线，在没有超越A线时，连杆F与连杆K的各 自中心线，可以在轮上0°-1°角度的直线范围内超越A线；∠FPK所对等腰Δ FPK中的那条边，是连杆F与连杆K的各自行程长度，是连杆F与连杆K，一 根做功一根非做功同是1∶1的行程长度；∠FPK的角度被A线平分时，所跨C 面的直线长度，即是连杆E与连杆H，获得动力做功可增长、非做功可缩短的 动力臂长度；连杆E与连杆H，其同在轮上的做功程序是：一根做功一根非做 功，转动各自的阻力臂亦是一根做功一根非做功。连杆E与连杆H的做功行程 长度与非做功行程长度，同样是1∶1；水平面C面，平分连杆E与连杆H各自 规则旋转∠FPK这一角度；水平面C面不平分连杆E与连杆H的行程长度。二 根长棒分别固定在轮上的弧度范围是指：固定A线阻力臂向∠FPK所跨轮上的 弧度，以及A线动力臂向大于∠FPK-小于60°角度的轮上弧度。二根长棒在定 滑轮的轮上，分别由A线划分为省力杠杆而得到应用。在相互转动轮中，二根 长棒分别呈这个样子：例如L棒上，做为动力臂D中的连杆E获得动力，连杆 E将增长∠FPK所跨轮上弧度的最长直线长度，即增长了动力臂D的长度；做 为阻力臂G中的连杆F，在连杆E的转动中，连杆F的中心线去重合A线，缩 尽了阻力臂G的长度，M棒同于L棒。这种类似等臂杠杆的应用，使非做功端 仅会浪费做功端，失去平衡以及磨擦阻力等耗能。组合杠杆的一般应用比例为： ∠FPK的角度是大于15°-36°角度的应用，定滑轮的半径长度是小于、等于连 杆F(或连杆K)长度的1/3倍，连杆F(或连杆K)的长度是大于连杆E(或 连杆H)长度的1/2倍-小于1∶1倍，阻力臂G(或阻力臂W)的长度大于连 杆E(或连杆H)行程长度的1/2倍。

本发明中的组合杠杆材料容易制备，其中只需要一个定滑轮、二根弯折连 杆，按上述规定条件配比结合起来即可。

本发明写明了组合杠杆的结构特征，使其在符合杠杆平衡条件中，做到了 不同于现有杠杆技术的应用，即：动力臂在获得动力做功中，使动力臂在动中 长度有所增长，使阻力臂的中心线去重合支点作用线，使动力在动力臂上所做 的行程功率，在阻力臂的传出中，会得到数倍行程功率的效率。

以下所述实施例详细说明了本发明。

例如：使用二根相互相同、各自内含一个弯折角度为99.75°的长棒为杠杆， 分别称为L棒、M棒，将此二根长棒以等臂、平衡的状态，间隔分布在一个半 径是15mm的定滑轮的轮上，与轮上各呈纵横交点相接，使各自的弯折角度， 在平面中为轮上相对角度。定滑轮，众所周知是一根等臂杠杆，将其框固定轴， 由其轴上使用二个6001Z型滚动轴承，以减小轴、轮之间的摩擦阻力。定滑轮 作为二根长棒下的支点应用，目的就是便于轮去转移固定支点(即轴)以静止 的面对，为轮的动态旋转应用(支点)，即使轮上长棒，在获得动力转动中，使 长棒呈为比较省力的动态组合杠杆。定滑轮的框相接地平面，使其轴平行于水 平线，将轮与二根长棒划分出一个重力同心向地的等臂杠杆应用，即A线为框、 轴的中心线，A线垂直于水平线，A线是不动线，A线是支点向地的垂直作用 线，A线是清楚划分动力臂与阻力臂的界限线，A线是永恒标示着轮的静止与 动态旋转应用中，轮上的动力臂比阻力臂为0∶0长度的作用始发线。定滑轮以 轴上P点为圆心，B线经P点垂直A，轮上A、P线为B、P线的0°角度线，B、 P线为A、P线的90°角度线。L棒、M棒在轮上，被A线划分出各自的动力臂、 阻力臂，例如：L棒上获得0.11公斤动力时，该组合杠杆失去平衡，使L棒上 的动力臂长度D是307mm，阻力臂长度G是78.6mm，而M棒上没有动力， 则使M棒上的动力臂长度V是314.5mm，阻力臂长度W与A线重合，L棒做 功行程长度是106.7mm，做功完毕后，则L棒上的动力臂长度D是314.5mm， 阻力臂长度G与A线重合……L棒、M棒以各自的弯折角度处划分，L棒上， 动力臂为连杆E长度是318mm，阻力臂为连杆F长度是230mm；M棒上，动力 臂为连杆H长度是318mm，阻力臂为连杆K长度是230mm；做为动力臂的连 杆E与连杆H，其各自的中心线在相互延长后，是平面中重合的一条直线，在 二根长棒平衡、无外力作用时，连杆E与连杆H的中心线平衡同一水平面，比 如是C面，C面在轮上且垂直A线，只有此时，动力臂D的长度等于动力臂V 的长度等于315.5mm；做为阻力臂的连杆F与连杆K，其各自的中心线与P点相 通，F、P与K、P在二根长棒的规则角度旋转中，在平面中，连接连杆F、连 杆K的长度终点为线，则FPK总是呈一个等腰三角形，内中∠FPK的角度即 是二根长棒各自规则在轮上旋转的角度，且此角度能够使连杆F与连杆K，其 各自的中心线能够与A线重合；∠FPK所对等腰ΔFPK中的那条边，是连杆F 与连杆K的各自行程长度，此行程长度是80mm，是连杆F与连杆K，一根做 功一根非做功同是1∶1的行程长度；∠FPK的角度被A线平分时，所跨C面的 直线长度，比如是70mm，此长度即是连杆E与连杆H，获得动力做功可增长， 非做功可缩短动力臂的长度，比如：L棒上获得的0.11公斤动力，动力臂D开 始是307mm，到水平面C面是315.5mm，到底部是314.5mm，M棒则非做功， 从底部314.5mm回升……连杆E与连杆H，其同在轮上的做功程序是：一根做 功一根非做功，转动各自的阻力臂亦是一根做功一根非做功；连杆E与连杆H 的做功行程长度与非做功行程长度同是106.7mm，是1∶1的；∠FPK的角度， 等于长棒所含的弯折角度减去90°角度、乘以2倍，比如长棒的弯折角度是 99.75°，其∠FPK＝(99.75°-90°)×2，∠FPK＝19.5°，19.5°角度，是连杆E或连 杆H转动定滑轮的轮绕轴旋转的角度，是连杆F或连杆K的各自中心线去重合 A线的角度，也是C面平分的角度，C面不平分连杆E与连接H的行程长度 106.7mm；二根长棒分别固定在轮上的弧度范围是指：固定A线阻力臂向19.5° 轮上弧度，以及A线动力臂向大于19.5°-小于60°轮上弧度；二根长棒被固定 在轮上，分别由A线划分为省力杠杆而得到应用，其应用方式是一根做功一根 非做功，一根获得动力一根没有动力，在使一根获得动力得到应用中，其产生 的效率是呈这样：将动力应用到L棒中，L棒的弯折角度为99.75°，由99.75°角 度顶点处划分为连杆E、连杆F，使连杆E的长度是318mm，连杆F的长度是 230mm，动力臂D的长度是307mm，阻力臂G的长度是78.6mm，连杆F至 与A线重合的直线长度是80mm，即是连杆F在阻力臂G中的做功行程，连杆 E的做功行程是106.7mm，连杆E上获得的动是0.11公斤，连杆F的中心线相 通P点，使∠FPK是19.5°角度，19.5°角度(即是组合杠杆中∠FPK的角度) 是连杆E、连杆F、轮半径共同绕轴旋转的角度，连杆E旋转19.5°角度被C面 平分。使用上述条件，使动力0.11公斤在连杆E上行程106.7mm，则使连杆F 沿光滑面(减小摩擦)上直线推动阻力是：一段0.39公斤行程30mm，加上0.25 公斤等于二段0.64公斤行程30mm，加上0.3公斤等于三段0.94公斤行程10mm， 加上0.36公斤等于四段1.3公斤行程10mm，至连杆F与A线重合全行程80mm， 0.11公斤行程106.7mm同时做工完毕，则产生的一段功率：0.39公斤÷0.11公 斤×30mm≈106mm，二段功率：0.64公斤÷0.11公斤×30mm≈174mm，三段 功率：0.94公斤÷0.11公斤×10mm≈85mm，四段功率：1.3公斤÷0.11公斤× 10mm≈118mm，合计功率：106mm+174mm+85mm+118mm＝483mm，产生效 率：483mm÷106.7mm≈4.5倍。M棒同于L棒上的应用，M棒同于L棒上产 生的效率。

众所周知，内燃机中活塞在气缸中的往复行程是1∶1，连杆与曲轴周而复始 的一周旋转是1∶1，1∶1，与组合杠杆中的1∶1，相互有着共同的做功特点，仅在 行程长度上有所改变，使之相互相同，即可使组合杠杆介入到多缸内燃机中， 使双方在1∶1的做功中，得到相互承上启下、连续产生做功效率的应用，即： 在连杆E、连杆H的行程直线上，各自设置一套气缸、活塞、连杆，由连杆分 别衔接连杆E与连接H(如同曲轴、连杆衔接应用)，连杆F与连杆K，则分 别衔接连杆、活塞(是十字头活塞，衔接二根连杆，由气缸这个光滑面将其固 定，气缸的作用是将连杆F或连杆K的弧线运动，转化为直线运动，而应用于 曲轴上)、连杆、曲轴，将直线运动动能转化为旋转动力。1∶1，相同长度的做 功行程、非做功行程，比如：连杆E获得活塞、连杆动力做功，完毕时：使连 杆H推动连杆、活塞，活塞压缩气缸中的燃料混合物同时达到压缩比而燃烧， 复而连杆H做功，完毕时，同样使连杆E上的活塞压缩气缸中的燃料混合物达 到压缩比……1∶1做功中，双方各保留着做功完毕时，要使对方达到压缩比的耗 能。组合杠杆介入多缸内燃机中，仅在启动做功上费力。组合杠杆中，长棒的 应用材料，是内燃机中连杆材料的应用。