孟志廣

吉林省延吉市地震辦公室

能量不守恒在行星輪減速機(jī)構(gòu)中的表現(xiàn)

孟志廣

吉林省延吉市地震辦公室

確立在宏觀結(jié)構(gòu)下能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中存在的不守恒現(xiàn)象。研究方法：在創(chuàng)新的行星輪減速機(jī)構(gòu)中，將輸出端減速后，在輸入輸出端分別施加重量，在勢(shì)能轉(zhuǎn)換過(guò)程中，根據(jù)能量的輸出輸入比，確定能量轉(zhuǎn)換是否守恒。主要結(jié)果：在所述轉(zhuǎn)換過(guò)程實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)設(shè)定，輸出輸入比是6%。結(jié)論：能量經(jīng)創(chuàng)新的行星輪減速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化后，存在不守恒現(xiàn)象。

能量轉(zhuǎn)化；不守恒；行星輪減速

一、引言

能量守恒是物理學(xué)的基礎(chǔ)定律之一，其指出能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，應(yīng)該是等比例轉(zhuǎn)化，尤其在宏觀領(lǐng)域，無(wú)一例外。本文探討在創(chuàng)新的行星輪系減速機(jī)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)能量輸出輸入比，確定在此過(guò)程中，存在能量不守恒現(xiàn)象。在常用的行星輪減速機(jī)構(gòu)中，通常是將其一個(gè)自由端設(shè)為輸入端，一個(gè)自由端設(shè)為輸出端，第三端作為固定端。在此種結(jié)構(gòu)中，輸出輸入端的能量轉(zhuǎn)化是嚴(yán)格遵守能量守恒的。在本研究過(guò)程中，創(chuàng)新地將行星輪系的固定端與輸入端通過(guò)齒輪機(jī)械連接，并通過(guò)設(shè)定連接齒輪的傳動(dòng)比，從而設(shè)定輸出端的減速比。其關(guān)鍵點(diǎn)是：該方式減速后，實(shí)現(xiàn)了“減速不增扭”（輸出扭矩可設(shè)定，可增可不增，也就是輸出扭矩與減速比不是等比例的），從而說(shuō)明在此機(jī)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，存在不守恒現(xiàn)象。本研究成果如果正確，在物理學(xué)上將具有一定意義。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

本文所述行星輪系包含機(jī)械行業(yè)中所說(shuō)的差速器及行星排，這里給出的是比較直觀的差速器結(jié)構(gòu)。

所用器材：

1、齒輪差速器，2、輸入軸，3、傳動(dòng)齒輪，4，輸入及輸出軸上的滾筒，5、配重。

三、實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖如下：

其中：1是輸入軸，2、3、4、5是傳動(dòng)齒輪，10是惰輪，6、9是差速器輸入軸，7是配重拉線，8是差速器，81是差速器外殼，11是固定在輸入軸上的滾筒，12是固定在差速器外殼上的滾筒，W1、W2是配重。

此裝置中，齒輪2、4的傳動(dòng)比是1：1，齒輪3、5的傳動(dòng)比是1：0.94。

滾筒11、12的直徑相同，為6cm。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：由于惰輪10的作用，使差速器的兩個(gè)太陽(yáng)輪作反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在齒輪2、4及3、5的傳動(dòng)比限制下，差速器外殼81的轉(zhuǎn)速是輸入軸轉(zhuǎn)速的3%，配重拉線與配重連接并纏繞在滾筒上。調(diào)整配重質(zhì)量，使系統(tǒng)保持平衡，然后給W1施加少許外力，使之下降高度，W2同時(shí)上升高度，實(shí)現(xiàn)重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)換，數(shù)值如下：

W2上升高度3cm輸出/輸入速比3% W1 1.1kg W2 2.5kg W1下降高度100cm

計(jì)算得知，勢(shì)能轉(zhuǎn)換的輸出輸入比是6.8%。

分析：通過(guò)差速器原理可知，此種結(jié)構(gòu)中，如果滾筒11、12的半徑相同，則滾筒12的扭矩是滾筒11的2倍，本實(shí)驗(yàn)裝置中輸出輸入速比是3%，在沒(méi)有誤差的情況下，能量轉(zhuǎn)換的輸出輸入比是6%，實(shí)驗(yàn)中的數(shù)值是6.8%，應(yīng)該是裝置的精確度不夠所導(dǎo)致的誤差所致，如果此結(jié)果成立，是則預(yù)示著能量轉(zhuǎn)化在此結(jié)構(gòu)中存在不守恒現(xiàn)象。

四、結(jié)論

由差速器工作原理可知，外殼81的轉(zhuǎn)速由齒輪2、4及齒輪3、5的傳動(dòng)比決定，但是，無(wú)論外殼的轉(zhuǎn)速怎樣變化，其扭矩是恒定的（不考慮旋轉(zhuǎn)方向），這就實(shí)現(xiàn)了“減速不增扭”（確切的說(shuō)是輸出扭矩與減速比成非對(duì)應(yīng)比例狀態(tài)），由此出現(xiàn)了本實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的勢(shì)能轉(zhuǎn)化不恒定的結(jié)果。受作者水平及實(shí)驗(yàn)條件的限制，所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不夠，但是，雖不足以作定量的依據(jù)，但作為定性的依據(jù)應(yīng)該是充分的。實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)論可能同樣存在不合理性，真誠(chéng)希望讀者指正。