能量不守恒在行星輪減速機構(gòu)中的表現(xiàn)

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)新的行星輪減速機構(gòu)中，將輸出端減速后，在輸入輸出端分別施加重量，在勢能轉(zhuǎn)換過程中，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)換過程實驗中，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

能量守恒是物理學的基礎(chǔ)定律之一，其指出能量在轉(zhuǎn)化過程中，應(yīng)該是等比例轉(zhuǎn)化，尤其在宏觀領(lǐng)域，無一例外。本文探討在創(chuàng)新的行星輪系減速機構(gòu)的能量轉(zhuǎn)化實驗中，根據(jù)能量輸出輸入比，確定在此過程中，存在能量不守恒現(xiàn)象。在常用的行星輪減速機構(gòu)中，通常是將其一個自由端設(shè)為輸入端，一個自由端設(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)化是嚴格遵守能量守恒的。在本研究過程中，創(chuàng)新地將行星輪系的固定端與輸入端通過齒輪機械連接，并通過設(shè)定連接齒輪的傳動比，從而設(shè)定輸出端的減速比。其關(guān)鍵點是：該方式減速后，實現(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），從而說明在此機構(gòu)的能量轉(zhuǎn)化過程中，存在不守恒現(xiàn)象。本研究成果如果正確，在物理學上將具有一定意義。

二、實驗裝置

本文所述行星輪系包含機械行業(yè)中所說的差速器及行星排，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、傳動齒輪，4，輸入及輸出軸上的滾筒，5、配重。

三、實驗

實驗結(jié)構(gòu)圖如下：

其中：1是輸入軸，2、3、4、5是傳動齒輪，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的傳動比是1：1，齒輪3、5的傳動比是1：0.94。

滾筒11、12的直徑相同，為6cm。

實驗過程：由于惰輪10的作用，使差速器的兩個太陽輪作反方向轉(zhuǎn)動，在齒輪2、4及3、5的傳動比限制下，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同時上升高度，實現(xiàn)重力勢能的轉(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

計算得知，勢能轉(zhuǎn)換的輸出輸入比是6.8%。

分析：通過差速器原理可知，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，本實驗裝置中輸出輸入速比是3%，在沒有誤差的情況下，能量轉(zhuǎn)換的輸出輸入比是6%，實驗中的數(shù)值是6.8%，應(yīng)該是裝置的精確度不夠所導致的誤差所致，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的傳動比決定，但是，無論外殼的轉(zhuǎn)速怎樣變化，其扭矩是恒定的（不考慮旋轉(zhuǎn)方向），這就實現(xiàn)了“減速不增扭”（確切的說是輸出扭矩與減速比成非對應(yīng)比例狀態(tài)），由此出現(xiàn)了本實驗中產(chǎn)生的勢能轉(zhuǎn)化不恒定的結(jié)果。受作者水平及實驗條件的限制，所述實驗數(shù)據(jù)準確性不夠，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。實驗方法及結(jié)論可能同樣存在不合理性，真誠希望讀者指正。