動(dòng)態(tài)形變幾何機(jī)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】動(dòng)態(tài)形變幾何機(jī)構(gòu)
[0001]在當(dāng)今的數(shù)學(xué)領(lǐng)域里，有“平面幾何”，并有正多邊形，等邊多邊形或有規(guī)則的多邊形等。在立體幾何里，有正多面體，等邊多面體或有規(guī)則的多面體。還有平面圓，球體，球面，曲面等。
[0002]在平面幾何和立體幾何里，研究的是固態(tài)的，靜態(tài)的，穩(wěn)定的各種平面多邊形，立體多面體，各種組合形體。還有組合結(jié)構(gòu)體與圓，球體，球面，曲面的相互關(guān)系，相互組合規(guī)律等。還包括旋轉(zhuǎn)作圖法，點(diǎn)的軌跡作圖法等。
[0003]本發(fā)明的目的是要在原有幾何形態(tài)規(guī)律的基礎(chǔ)上，進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新這些規(guī)律，開(kāi)創(chuàng)出一個(gè)新的“動(dòng)態(tài)形變空間”。把固態(tài)體，變成固態(tài)支撐區(qū)域體，把靜態(tài)的變成動(dòng)態(tài)的。把穩(wěn)定的變成形變的(或動(dòng)態(tài)形變而又可穩(wěn)定的)。在“平面幾何，立體幾何”學(xué)科的基礎(chǔ)上，開(kāi)創(chuàng)出一門(mén)新的《動(dòng)態(tài)形變幾何》學(xué)科。把固態(tài)的，靜態(tài)的，穩(wěn)定的形體，物體或機(jī)構(gòu)，變成“空間組合動(dòng)態(tài)形變機(jī)構(gòu)”。即《動(dòng)態(tài)形變幾何機(jī)構(gòu)》。
[0004]本發(fā)明的目的是由現(xiàn)有理論與技術(shù)，包括采用平面幾何與立體幾何的有關(guān)理論、規(guī)則、規(guī)律及其方法，再加上新開(kāi)創(chuàng)的理論、技術(shù)、與方法來(lái)進(jìn)行實(shí)施。
[0005]動(dòng)態(tài)形變幾何，與動(dòng)態(tài)形變幾何機(jī)構(gòu)，二者緊密相連。有共同的特點(diǎn)與相同規(guī)律，動(dòng)態(tài)形變狀態(tài)相似。只要把動(dòng)態(tài)形變幾何里的相等線(xiàn)段變?yōu)椤跋嗟鹊臈U件”交點(diǎn)變?yōu)椤般q接鉸點(diǎn)”動(dòng)態(tài)形變幾何就能變成動(dòng)態(tài)形變幾何機(jī)構(gòu)。那么“桿件，鉸接鉸點(diǎn)”就成為動(dòng)態(tài)形變幾何機(jī)構(gòu)的“動(dòng)態(tài)形變組合單元件”。或“機(jī)構(gòu)”;這些單元體或機(jī)構(gòu)可再進(jìn)一步進(jìn)行組合，組合成各種“動(dòng)態(tài)形變幾何機(jī)構(gòu)”。
[0006]第一部分:動(dòng)態(tài)形變幾何基礎(chǔ)及機(jī)構(gòu)
[0007]一、基本原理，基本單元體，基本動(dòng)態(tài)形變多面體及其機(jī)構(gòu):
[0008](I)平面動(dòng)態(tài)形變，基本形狀、形體及其機(jī)構(gòu)。
[0009]圖1是一個(gè)平面動(dòng)態(tài)形變圖，具體細(xì)分類(lèi)，是平面的動(dòng)態(tài)形變矩形圖。把AB與CD兩相等的直線(xiàn)段的中點(diǎn)相交于O點(diǎn)，連接A、C、B、D點(diǎn)，使其AB、⑶兩直線(xiàn)組成以A、C、B、D為頂點(diǎn)所組成的矩形平面。AB、CD就成為該矩形的相交的對(duì)角線(xiàn)。當(dāng)AB、CD兩線(xiàn)對(duì)“O”點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，“ACBD”矩形平面就發(fā)生變化，矩形的邊線(xiàn)長(zhǎng)短與矩形的形狀同時(shí)都在變化，這種變化稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)形變”。
[0010]下面，就進(jìn)入平面動(dòng)態(tài)形變，基本原理，基本結(jié)構(gòu)的實(shí)施，具體展現(xiàn)如下:
[0011]AB、⑶兩相等的直線(xiàn)線(xiàn)段的中點(diǎn)相交于0，在動(dòng)態(tài)形變幾何里，AB、⑶不能稱(chēng)為對(duì)角線(xiàn)，而是命名為《平交母線(xiàn)》。兩根平交母線(xiàn)的中點(diǎn)保持連接于O點(diǎn)不變，但可轉(zhuǎn)動(dòng)。兩母線(xiàn)可在“ACBD”平面中轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是發(fā)生了 “動(dòng)態(tài)”與“形變”，統(tǒng)稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)形變”。
[0012]在平交母線(xiàn)動(dòng)態(tài)的過(guò)程中，AB、CD永遠(yuǎn)保持長(zhǎng)度不變。由兩根平交母線(xiàn)的四個(gè)端點(diǎn)A、C、B、D的連線(xiàn)及連線(xiàn)組成的矩形，它都是瞬時(shí)變化的，這些連線(xiàn)稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)瞬時(shí)線(xiàn)”或稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)軌跡線(xiàn)”，“動(dòng)態(tài)形變區(qū)域線(xiàn)”或“動(dòng)態(tài)形體邊線(xiàn)”。由這些連線(xiàn)組成的矩形平面稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)瞬時(shí)平面”。
[0013]由A、C、B、D四端點(diǎn)在交點(diǎn)O不動(dòng)的條件下,動(dòng)態(tài)時(shí)所形成的點(diǎn)的軌跡是一個(gè)圓,這個(gè)圓就稱(chēng)為“平交母線(xiàn)動(dòng)態(tài)形變區(qū)域線(xiàn)”或“區(qū)域邊線(xiàn)”。(通稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)軌跡線(xiàn)”)。由A、C、B、D四端點(diǎn)連接線(xiàn)組成的矩形稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)形變矩形”，在瞬時(shí)變化中，可稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)形變瞬時(shí)矩形”。
[0014]在動(dòng)態(tài)形變幾何里，平交母線(xiàn)的動(dòng)態(tài)為“實(shí)動(dòng)”或“主動(dòng)”，虛線(xiàn)及虛線(xiàn)所形成的動(dòng)態(tài)為“虛動(dòng)”或“被動(dòng)”。實(shí)動(dòng)與虛動(dòng)，主動(dòng)與被動(dòng)在動(dòng)態(tài)形變幾何及其機(jī)構(gòu)里，將發(fā)揮它所具有新的與特有的重要功能和作用。
[0015]圖2是平面動(dòng)態(tài)形變矩形的中心與直角坐標(biāo)軸的中心重合的“對(duì)稱(chēng)受控”的動(dòng)態(tài)示意圖，是圖1加入坐標(biāo)，再進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的圖樣。如圖2所示，當(dāng)AB、CD平交母線(xiàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)行到Ai B' ,C1 Di時(shí)，該動(dòng)態(tài)形變瞬時(shí)矩形將接近X軸，稱(chēng)為“橫向動(dòng)態(tài)”。其動(dòng)態(tài)的極限就是與X軸重合，其動(dòng)態(tài)瞬時(shí)平面變?yōu)橹本€(xiàn)，“橫向動(dòng)態(tài)極限”為橫向的一條“直線(xiàn)段”。當(dāng)AB，⑶平交母線(xiàn)動(dòng)態(tài)運(yùn)行到A" B"，C" D"時(shí)，該動(dòng)態(tài)形變瞬時(shí)矩形將接近Y軸，稱(chēng)為“豎向動(dòng)態(tài)”。其動(dòng)態(tài)極限就是與Y軸重合，動(dòng)態(tài)瞬時(shí)平面變?yōu)橹本€(xiàn)，豎向動(dòng)態(tài)極限為豎向的一條“直線(xiàn)段”。因此不難看出，動(dòng)態(tài)瞬時(shí)平面的“橫向動(dòng)態(tài)極限”與“豎向動(dòng)態(tài)極限”的夾角互為90°，亦可稱(chēng)為“平交母線(xiàn)動(dòng)態(tài)形變90°極限”。另外，還有90°從量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)換位置，稱(chēng)為“90°量變極限”或“90°質(zhì)變臨界”，這是動(dòng)態(tài)形變幾何具有的特性之一(后詳述)。圖2中的圓周虛線(xiàn):稱(chēng)為“平交母線(xiàn)動(dòng)態(tài)形變區(qū)域邊線(xiàn)”，邊線(xiàn)內(nèi)的區(qū)域稱(chēng)為“平交母線(xiàn)動(dòng)態(tài)形變區(qū)域”。區(qū)域的邊線(xiàn)稱(chēng)為“受控動(dòng)態(tài)形變區(qū)域線(xiàn)”。在這種條件和區(qū)域里發(fā)生的動(dòng)態(tài)，可稱(chēng)為“受控動(dòng)態(tài)”。圖2中的受控為中心(原點(diǎn))受控。
[0016]圖3是:按照?qǐng)D1和圖2所述，同理，把圖1中的平面動(dòng)態(tài)形變矩形的O點(diǎn)放入Y軸，動(dòng)態(tài)時(shí)不離開(kāi)Y軸；把平交母線(xiàn)的D端點(diǎn)與B端點(diǎn)放入X軸，動(dòng)態(tài)時(shí)，不離開(kāi)X軸，如圖3所示。其平面母線(xiàn)動(dòng)態(tài)形變的受控區(qū)域?yàn)閳D3所示的曲線(xiàn)與X軸相交所形成的平面。
[0017]圖4是:同理，把平交母線(xiàn)的端點(diǎn)A放入Y軸，動(dòng)態(tài)時(shí)不離開(kāi)Y軸；把平交母線(xiàn)的端點(diǎn)B放入X軸,動(dòng)態(tài)時(shí)不離開(kāi)X軸；把平交母線(xiàn)的端點(diǎn)D放入直角坐標(biāo)軸Χ,Υ的交點(diǎn)上保持不動(dòng)，這樣就得到了圖4中的受控動(dòng)態(tài)形變區(qū)域圖。
[0018]通過(guò)圖2，圖3，圖4的所述表明，受控位置不一樣，受控動(dòng)態(tài)區(qū)域就不一樣。組合不一樣，動(dòng)態(tài)形變的形體就不一樣。因此，不同的受控連接與動(dòng)態(tài)，產(chǎn)生不同的“受控動(dòng)態(tài)形變區(qū)域”。受控位置與受控方式的不同，其受控動(dòng)態(tài)也不同，受控動(dòng)態(tài)極限的形體與位置也不同。因而產(chǎn)生了，“一形雙極限”或“一形多極限”。產(chǎn)生了極限形態(tài)自變、互變與互換。這是動(dòng)態(tài)形變組合的一個(gè)重要特征。在往后的各種組合中，既是必然的規(guī)律，又起重要的作用。
[0019]圖1、圖2中的動(dòng)態(tài)形變矩形在平面里的動(dòng)態(tài)形變瞬時(shí)的特殊狀態(tài)是“正方形”。
[0020]在動(dòng)態(tài)形變幾何里:《平交母線(xiàn)》與之所組成的“平面的動(dòng)態(tài)形變矩形”，是最基本的動(dòng)態(tài)形變平面幾何圖形之一，在現(xiàn)有技術(shù)中已有所應(yīng)用。但能夠進(jìn)入到動(dòng)態(tài)形變立體幾何及其機(jī)構(gòu)中，是很少有的圖形之一。在動(dòng)態(tài)形變幾何里，也是最基本的動(dòng)態(tài)形變的形體。由此，就開(kāi)啟了動(dòng)態(tài)形變幾何及其機(jī)構(gòu)的“大門(mén)”。
[0021]圖5是動(dòng)態(tài)形變幾何機(jī)構(gòu)的最基本的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)形變平面矩形單元件”。圖5中ΑΒ、CD為兩《平交母線(xiàn)桿》。平交母線(xiàn)桿的桿件上有三個(gè)孔。中孔為鉸接孔，鉸接兩桿后，但桿件可以轉(zhuǎn)動(dòng)。桿件兩端的孔中心距離為桿件長(zhǎng)度，并與桿的中心孔“O”連成一線(xiàn)，這一線(xiàn)就是桿件的平交母線(xiàn)。兩頭孔中心稱(chēng)為端點(diǎn)。這樣動(dòng)態(tài)形變的規(guī)律規(guī)則就同圖1所述的一樣。桿件的中心線(xiàn)還可稱(chēng)為動(dòng)態(tài)形變幾何機(jī)構(gòu)的平面的“基準(zhǔn)線(xiàn)”。而不同之處是動(dòng)態(tài)形變矩形體的動(dòng)態(tài)極限不一定是直線(xiàn)段，而不重合的是動(dòng)態(tài)矩形。例如:其最小的寬度接近桿件的寬度。如圖2、圖3、圖4的圖形基本相似。
[0022](2)棱柱形動(dòng)態(tài)形變幾何及其機(jī)構(gòu)。
[0023]圖6是動(dòng)態(tài)形變?nèi)庵w圖，它是由圖1中的三個(gè)動(dòng)態(tài)形變矩形組合而成。用矩形ACBD，矩形CEFB和矩形EADF組成。在每個(gè)動(dòng)態(tài)形變矩形里都分別有兩根平交母線(xiàn)，這些含有平交母線(xiàn)的平面稱(chēng)為“實(shí)動(dòng)母線(xiàn)平面”或簡(jiǎn)稱(chēng)為“實(shí)動(dòng)平面”。把每根母線(xiàn)端頭依次連接起來(lái)，分別組成“ACE”與“DBF”兩個(gè)三角形，稱(chēng)為“虛動(dòng)平面”或“被動(dòng)平面”。三個(gè)豎立的實(shí)動(dòng)(主動(dòng))的動(dòng)態(tài)形變矩形組成“動(dòng)態(tài)形變?nèi)庵w”。在動(dòng)態(tài)形變?nèi)庵w上，含有平交母線(xiàn)的平面，是實(shí)動(dòng)平面，或稱(chēng)為主動(dòng)平面；沒(méi)有含平交母線(xiàn)的平面，是虛動(dòng)平面或被動(dòng)平面。當(dāng)這些棱柱體豎向縮小時(shí)，它的極限為豎立的直線(xiàn)段。在橫向自動(dòng)形成虛動(dòng)(被動(dòng))的上下兩個(gè)動(dòng)態(tài)形變的正三角形平面發(fā)生動(dòng)態(tài)時(shí)，這兩個(gè)平面會(huì)上下相對(duì)平動(dòng)，遠(yuǎn)離和接近。并且接近的極限就是此兩三角形重合。由此可以看出:動(dòng)態(tài)形變?nèi)庵膭?dòng)態(tài)極限橫向?yàn)闃O限平面是正三角形，其邊的長(zhǎng)度同平交母線(xiàn)長(zhǎng)度。而豎向動(dòng)態(tài)形變的極限為一條直線(xiàn)段，故橫向極限與豎向極限互相垂直，即成90°角度。
[0024]另外，上下虛動(dòng)(被動(dòng))的兩正三角形，是一個(gè)特殊的動(dòng)態(tài)形變穩(wěn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(后面有述)該動(dòng)態(tài)形變平面，可稱(chēng)為動(dòng)態(tài)形變虛動(dòng)正三角形平面。統(tǒng)稱(chēng)為虛動(dòng)平面或被動(dòng)平面。在圖6中的動(dòng)態(tài)形變?nèi)庵希腥齻€(gè)動(dòng)態(tài)形變平面矩形，它們是平交母線(xiàn)相交的中點(diǎn)，依次分別為OpO2'O3，這三個(gè)中心點(diǎn)也是動(dòng)態(tài)形變矩形平面的中點(diǎn)。
[0025]動(dòng)態(tài)形變二棱柱是最基本的動(dòng)態(tài)形變幾何圖形之一，是最基本的“空間組合動(dòng)態(tài)形變體”，而且也是一個(gè)動(dòng)態(tài)形變組合的“基本單元體”。
[0026]根據(jù)圖6中內(nèi)容所述，圖7是圖6的“動(dòng)態(tài)形變極限圖”，圖8是圖6的“動(dòng)態(tài)形變簡(jiǎn)圖”。
[0027]在動(dòng)態(tài)形變幾何里，圖形會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，在圖的繪制與視圖上都很復(fù)雜，因此只有用動(dòng)態(tài)極限圖(動(dòng)態(tài)形變簡(jiǎn)圖)來(lái)表示，就容易得多了。因此，在動(dòng)態(tài)行形變幾何里，要采用新的“動(dòng)態(tài)形變簡(jiǎn)圖”來(lái)制圖。(識(shí)圖時(shí)，也請(qǐng)用形變極限的概