人类设计的10种永动机，最后2个成功了吗
【解答】虽然自从上上个世纪开始，人类对永动机的研究从未停止过，可目前，人类对于永动机的认识都停留在概念上，并没有能力，也没有可能造出永动机。因为永动机违背了现存的能量守恒定律，所以1775年 法国科学院通过决议，宣布永不接受永动机，现在 美国专利及商标局严禁将 专利证书授予永动机类申请。
【永动机的研发历史】
从未成功的第一类永动机
永动机的想法起源于印度，公元1200 永动机年前后，这种思想从印度传到了 伊斯兰教世界，并从这里传到了西方。在欧洲，早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。如图所示：轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。方案的设计者认为，右边的球比左边的球离 轴远些，因此，右边的球产生的 转动 力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。这个设计被不少人以不同的形式复制出来，但从未实现不停息的转动。仔细分析一下就会发现，虽然右边每个球产生的 力矩大，但是球的个数少，左边每个球产生的力矩虽小，但是球的个数多。于是，轮子不会持续转动下去而对外 做功，只会摆动几下，便停下来。
后来， 文艺复兴时期意大利的 达·芬奇（Leonardo da V 永动机inci，1452-1519）也造了一个类似的装置，他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，但实验结果却是否定的。
达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。事实上，由杠杆平衡原理可知，上面两个设计中，右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大，但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的 旋转作用（ 力矩）恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。
16世纪70年代，意大利的一位机械师 斯特尔又提出了一个永动机的设计方案。斯特尔在设计时认为，由上面水槽流出的水，冲击水轮转动，水轮在带动水磨转动的同时，通过一组齿轮带动螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。他想，整个装置可以这样不停地运转下去，并有效地对外做功。实际上，流回水槽的水越来越少，很快水槽中的水就全部流进了下面的蓄水池，水轮机也就停止了转动。浮力也是设计永动机的一个好帮手。是一个著名的浮力永动机设计方案。一连串的球，绕在上下两个轮子上，可以像链条那样转动。右边的一些球放在一个盛满水的容器里。设计者认为，右边如果没有那个盛水的容器，左右两边的球数相等，链条是会平衡的。但是，右边这些球浸在水里，受到了水的浮力，就会被水推着向上移动，也就带动整串球绕上下两个轮子转动。上面有一个球露出水面。下面就有一个球穿过容器底，补充进来。这样的永 永动机动机也没有制成，是不是因为要下面的球能够通过容器底，而又不能让水漏出来，制造起来技术上有困难呢？技术上的困难并不是主要问题，主要问题还是出在设计的原理上。当下面的球穿过容器底的时候，它和容器底一样，要承受上面水的压力，而且是因为在水的最下部，所以它受到的压力很大。这个向下的压力，就会抵消上面几个球所受的浮力，这个水动机也就无法永动了。
此外，人们还提出过利用轮子的 惯性，细管子的 毛细作用， 电磁力等获得有效动力的种种永动机设计方案，但都无一例外地失败了。其实，在所有的永动机设计中，我们总可以找出一个平衡位置来，在这个位置上，各个力恰好相互抵消掉，不再有任何推动力使它运动。所有永动机必然会在这个平衡位置上静止下来，变成不动机。从哥特时代起，这类设计方案越来越多。17世纪和18世纪时期，人们又提出过各种永动机设计方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用轮子的惯性、水的浮力或毛细作用的，也有利用同性 磁极之间排斥作用的。宫廷里聚集了形形色色的企图以这种虚幻的发明来挣钱的方案设计师。有学识的和无学识的人都相信永动机是可能的。这一任务像海市蜃楼一样吸引着研究者们，但是，所有这些方案都无一例外的以失败告终。他们长年累月地在原地打转，创造不出任何成果。通过不断的实践和尝试，人们逐渐认识到：任何机器对外界 做功，都要消耗能量。不消耗能量，机器是无法做功的。这时的一些著名科学家 斯台文、 惠更斯等都开始认识到了用力学方法不可能制成永动机。
19世纪中叶，一系列科学工作者为正确认识热功能转化和其它物质运动形式相互转化关系做出了巨大贡献，不久后伟大的 能量守恒和转化定律被发现了。人们认识到：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递的过程中能量的总和保持不变。能量守恒的转化定律为辩证唯物主义提供了更精确、更丰富的科学基础。有力地打击了那些认为物质运动可以随意创造和消灭的 唯心主义观点，它使永动机幻梦被彻底的打破了。在制造第一类永动机的一切尝试失败之后，一些人又梦想着制造另一种永动机，希望它不违反 热力学第一定律，而且既经济又方便。比如，这种热机可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全变为 机械功。由于海洋和大气的能量是取之不尽的，因而这种热机可永不停息地运转做功，也是一种永动机。然而，在大量实践经验的基础上，英国物理学家 开尔文于1851年提出了一条新的普遍原理：物质不可能从单一的热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响。这样，第二类永动机的想法也破灭了。层出不穷的永动机设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775年，法国科学院宣布"本科学院以后不再审查有关永动机的一切设计"。这说明在当时科学界，已经从长期所积累的经验中，认识到制造永动机的企图是没有成功的希望的。永动机的想法在人类历史上持续了几百年，这个想法被驳倒，不仅有利于人们正确的认识科学，也有利于人们正确的认识世界。能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。在转化和转移过程中，能量的总和不变，这就是 能量守恒定律了。所以第一类永动机是不能做出来的。而能量的转化和转移是有方向的，就像热量可以自发的由热的物体转移到冷的物体，但不能自发的由冷的物体转移到热的物体，而不引起其他的变化，所以第二类永动机也是不能做出来的。还有人认为，根据牛顿第一定律，物体在不受力的作用的前提下，可以依靠 惯性无休止的做 匀速直线运动，于是想要在外太空实验。但是当时的科技并不允许这么做，而且牛顿还提出了万有引力定律，即自然界中任何两个物体都互相吸引。所以这个物体在运动很久之后——或者只有几分钟——就会停下来，也不能永远运动。
虽然经过许多人的辛劳，但事实证明他们无一例外地都归于失败。 永动机是一种幻想，永远不可能成功，因为它违反了自然界最普遍的一个规律，这就是能量转化与守恒定律。著名科学家达·芬奇早在15世纪就提出过永动机不可能的思想，他曾设计过一种转轮，如图所示，在转轮边沿安装一系列的容器，容器中充了一些水银，他想水银在容器中移动有可能使转轮永远地转动，但是经过仔细研究之后，得出了否定的结论。他从许多类似的设计方案中认识到永动机的尝试是注定要失败的。他写道：“永恒运动的幻想家们！你们的探索何等徒劳无功！还是 永动机去做淘金者吧！” 然而，15世纪以后的好几百年里面，制造永动机的活动却从未停止过。
例如：17世纪，英国有一个被关在伦敦塔下叫马尔基斯的犯人，他做了一台可以转动的“ 永动机”，如图所示。转轮直径达4．3米，有40个各重23千克的钢球沿转轮辐翼外侧运动，使力矩加大，待转到高处时，钢球会自动地滚向中心。据说，他曾向英国国王 查理一世表演过这一装置。国王看了很是高兴，就特赦了他。其实这台机器是靠惯性来维持短时运动的。
软臂永动机
19世纪有人设计了一种特殊机构，如图所示。它的臂可以弯曲。臂上有槽，小球沿凹槽滚向伸长的臂端，使力矩增大。转到另一侧，软臂开始弯曲，向轴心靠拢。设计者认为这样可以使机器获得转矩。然而，他没有想到 力臂虽然缩短了，阻力却增大了，转轮只能停止在原地。
阿基米德螺旋永动机
1681年，英国有一位著名的医生弗拉德提出一个建议，利用 阿基米德螺旋（如图）把水池的水提到高处，再让升高的水推动水轮机，水轮机除了带动水磨做功以外，还可使阿基米德螺旋转不断提水，如此周而复始，不就可以无需担心天旱水枯了吗？一时间，响应他的人大有人在，形形色色的自动水轮机陆续提出，竟出现了热潮。
磁力永动机
约在1570年，意大利的一位教授泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实现永动机。他的设计如图所示，A是一个磁石，铁球C受磁石吸引可沿斜面滚上去，滚到上端的E处，从小洞B落下，经曲面BFC返回，复又被磁石吸引，铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去。大概他那时还没有建立 库仑定律，不知道电场力大小与距离的平方是成反比变化的，只需多加思索，其荒谬处就一目了然了。
类似的例子还有许多，这里就不详细描述了。我们只要列举一些名称，就足以说明这类徒劳无益的活动是如何广泛、诱人。
例如：表面张力永动机、浮力永动机、永磁永动机、自动车、自动洗衣机，等等。 就在一些人热衷于制造永动机的同时，科学家们从力学基本理论的研究中逐步认识到了自然界的客观规律性。
继达·芬奇之后，斯蒂文于1568年写了一本《静力学基础》，其中讨论斜面上力的分解问题时，明确地提出了永动机不可能实现的观点。他所用的插图画在该书扉页上，见图，图的上方写着：“神奇其实并不神奇。”将14个等重的小球均匀地用线穿起组成首尾相连的球链，放在斜面上，他认为链的“运动没有尽头是荒谬的”，所以两侧应平衡。
1775年，法国科学家郑重的通过了一项决议，拒绝审理永动机。在《法国科学院的历史》一书中有如下记载：“这一年科学院通过决议，决定拒绝审理有关下列问题的解答：倍立方，三等分角，求与圆等面积的正方形，以及表现永恒运动的任何机器。”
并且解释说：“永动机的建造是绝对不可能的，即使中间的摩擦和阻力不致最终破坏原来的动力，这个动力也不能产生等于原因的效果；再如设想动力可以连续起作用，其效果在一定时间之内也会是无限小。如果摩擦和阻力减小，初始的运动往往得以继续，但它不能与其他物体作用，在这种假设（自然界不可能存在）中，惟一可能的永恒运动对实现永动机建造者的目的将毫无用处。这些研究的缺点是费用极度昂贵，不止毁了一个家庭，本来可以为公众提供大量服务的技师们，往往为此浪费了他们的工具、时间和聪明才智。” 然而，就是在法国科学院如此明确的警告之下，创造永动机的各种活动仍然未见收敛。
19世纪中叶， 能量守恒定律已经确立。
1861年，英国有一位工程师德尔克斯收集了大量资料，写成一本名为《17、18世纪的永动机》的书，告诫人们，切勿妄想从 永恒运动的赐予中获取名声和好运。可是，德尔克斯这部“警世恒言”却未能阻止永动机的继续泛滥。
19世纪末美国宾州有人想用磁铁代替钟摆的锤，企图用磁力做功代替发条，认为有可能无需发条而能自动维持摆动，结果是徒劳一场毫无成果。进入20世纪，更加复杂的、似是而非的种种设计不断被提了出来。例如有人想“发明”自动车，有人“创造”自动洗衣机，有人想利用水中的“分子吸引力”制造“自动”泵，有人想单纯靠永久磁铁做成发电机，特别是在“能源危机”的刺激下，这类活动竟有增无减，层出不穷。另一类永动机也常被人提出而且还很迷惑人。如19世纪80年代，美国华盛顿地区的一位发明家甘姆埃设计了一种零度发动机（Zeromotor），用液态氨做工作物质，从周围环境中吸取热量，氨由液态变为气态，在0℃时产生4个大气压的压强，可以推动活塞做功，似乎这样就可以不需使用燃料。他还进一步解释说，氨气在驱动活塞后因膨胀而冷却，又会自动凝结于容器，于是就可循环地工作下去。1881年他的设计居然得到美国海军总工程师的支持，受到官方赞扬，甚至当时的美国总统也极有兴趣地观看了设计模型。他们也许认为，如果这种发动机真的成功，美国舰队就不需要加煤站，从汪洋大海中就可以取得无穷无尽的热能了。然而，只要科学地分析一下，就会发现甘姆埃的设计是属于单热源的热机，它违反了热力学第二定律，这就是不可能实现的第二类永动机。如果说永动机的“发明”对人类有点益处的话，那就是人们可以从中吸取教训：一切违背能量转化与守恒定律等自然规律的“创造”都是注定要失败的。
关于永动机的不可能，还应当提到荷兰物理学家司提芬。16 世纪之前，在静力学中，人们只会处理求 平行力系的合力和它们的平衡问题，以及把一个力分解为平行力系的问题，还不会处理 汇交力系的平衡问题。为了解决这类问题，人们把他归结于解决三个汇交 力的平衡问题。通过巧妙的论证解决了这个问题。假如你把一根均匀的链条ABC放置在一个非对称的直立（无摩擦）的 楔形体上，这时链条上受两个接触面上的反力和自身的重力。恰好是三个汇交力。链条会不会向这边或那边滑动？如果会，往哪一边？司提芬想象把楔形体停在空中，在底部由CDA 把链条连起来使之闭合。最后解决了这个问题。在底部悬挂的链条自己是平衡的，把悬挂的部分和上部的链条连起来，斯提芬说：“假如你认为楔形体上的链条不平衡，我就可以造出永动机。”事实上如果链条会滑动，那么你就必然会推出封闭的链条会永远滑下去；这显然是荒谬的，回答必然是链条不动。并且他由此得到了汇交 三力平衡的条件。他觉得这一证明很妙，就把它放在他的著作《数学备忘录（Hypomnemata Mathematica）》的扉页上，他的同辈又把它刻在他的墓碑上以表达敬仰之意。汇交力系的平衡问题解决，也标志着静力学的成熟。
随着对永动机不可能的认识，一些国家对永动给出了限制。如早在1775 年法国科学院就决定不再刊载有关永动机的通讯。1917 年美国专利局决定不再受理永动机专利的申请。尽管如此，永动机的发明者仍然是前赴后继，顽强地奋斗着。据英国专利局的助理评审员F. Charlesworth 称：英国的第一个永动机专利是1635 年，在1617 年到1903 年之间英国专利局就收到约600 项永动机的专利申请。这还不包含利用重力原理之外的永动机专利申请。而美国在1917 年之后还是有不少一时看不出奥妙的永动机方案被专利局接受。
B平均传动比准确，但瞬时传动比不准确。
滚子链链节距：链条上相邻两销轴的中心距称为链节距，以p表示，它是链条最主要的参数。当节距增大时，链条中各零件的尺寸相应也增大，可传递的功率也随之增大。链节距p等于滚子链链号乘以25.4/16（mm）。例如链号12，滚子链节距p=12×25.4/16=19.05mm。
滚子链组成：
如图1所示，滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4及滚子5所组成。内链板与套筒、外链板与销轴均为过盈配合；滚子与套筒、套筒与销轴均为间隙配合。
工作时，内外链节间可以相对挠曲，套筒可绕销轴自由转动，滚子套在套筒上减小链条与链轮间的磨损。为减轻重量和使各截面强度相等，内外链板常制成“8”字形。 链条各零件由碳素钢或合金钢制造。通常经过热处理以达到一定强度和硬度。
因为F1赛车是引擎后轮驱动
以下是法拉利F2007的车辆介绍，应该对你了解车的结构有点帮助吧！
法拉利的新车，通过查看技术参数就可以发现的变化是，轴距大幅增加了，而这背后，隐藏着巨大的学问。法拉利老车型248F1的轴距为3050毫米，新车F2007达到了3135毫米，增加了85毫米之多。这在大多数车队都在为新规格的普利司通轮胎而缩短赛车轴距、前移重量的情况下，似乎让人费解。
对此，法拉利的底盘总监科斯塔(Aldo Costa)这样说道：“这纯粹是因为空气动力学。我们不相信在本质上会对车辆的动力学造成巨大的冲击。相反，这为我们以更好的方式发展空气动力学创造了更多的可能。”
但科斯塔的话，或多或少在弱化加长轴距带来的负面效应。关于这点，我们需要先了解一下新轮胎发生的变化。冬季测试期间，普利司通方面已公开承认，与上赛季相比，新轮胎结构明显更弱了；不论是前胎还是后胎，都比两家轮胎供应商提供轮胎的时期要弱。但是后轮扮演着更大的因素，这正是大多数车队缩短赛车轴距、前移重量的原因。
回到法拉利的新车，车队在新车发布会上表示，F2007增加的85毫米全部用于驾驶舱和前轮之间。以这种方式增加轴距，将对赛车的重量分配带来主要冲击，必然造成赛车的重量后移，显然这与普利司通的新胎特性是背道而驰的。那么法拉利为什么要这么做呢？这又牵涉到另一个因素，新的撞击测试规则。
FIA在本赛季，引入了更加严格的车尾撞击测试，造成车尾的气流效率受到影响。法拉利的空气动力学小组认为，夺回由于新尾锥造成车尾损失的下压力，比名义上的重量分配要求更重要。而且模拟工具告诉他们，即便是后轴的负荷增加，但只要能制造更强的后部空气动力学抓地力，以防止后轮出现滑动，同样能缓解后胎的负荷。换言之，加长轴距带来的负面效应，是可以通过空气动力学来克服的。
至此我们可以发现，法拉利在设计赛车的首要出发点是空气动力学，而不是如何去适应轮胎。当然，这也是很自然的，因为法拉利凭借与普利司通多年的合作，早已知道日本轮胎的秉性，即便是新胎发生了巨大的变化，法拉利也不会落在他人之后。
从本质上讲，F2007与248F1每一处空气动力学外貌的区别，都源自于设法提高通向尾部的气流，以克服更加严格的车尾撞击结构带来的负面效应。按照新规则规定，新尾锥不仅要求具有更高的吸能能力，其形状也进行了严格规定，而正是因为强制规定的外形，阻挡了中央扩散器的气流通道。因此扩散器的气流流量受到了限制，唯一弥补损失的下压力的办法是提高气流的流速。
而加长的轴距，将起到推动作用，同时还有新的零龙骨前悬挂结构和新的散热器设计。F2007的散热器接近呈水平放置，这样允许赛车侧箱的下沿内切的更加厉害。因此创造了更加有效的低压区，加速了气流沿着侧箱流向车尾。另外，更紧凑的车尾包装也促进了车腰收的更细。综合这两个新特征，大大的提高流向车尾横梁翼气流的速度，引导更多的气流从两轮之间流过，而不是让其从轮胎两侧散失，成生更多的阻力。
关于车尾横梁翼需要特别说明的是， 老车型248F1劈开的设计方案被保留了下来，这样主要是能够让中央的扩散器设计的更大。但是由于新赛季引入新的车尾撞击结构，因此大多数其他车队的设计师都认为，这样的设计将不再具备优势。不过很显然，法拉利的空气动力学部门主管埃里(Johe Iley)可不这么认为。
在空气动力学方面，F2007的变化还有散热器的入口和出口都进行了重新设计，这反映了散热器的不同的放置方式和尺寸的增加(关于F2007的尺寸加大，本文后面还将进行更加详细的分析)。从刚刚发布的新车，到本文截稿为止，F2007都没有安装散热烟囱(但预留了安装位置)，只在侧箱机盖上开凿了大面积的散热窗，另外，值得关注的是，新车还在变速箱的正上方开了一个气流出口。这在法拉利车上还是第一次。
法拉利在新车发布期间已明确表示，当前的车身套间是临时的，前翼和尾翼都是直接沿用248F1。前往墨尔本，会被换上新的。另外，实战版本的车型可能会重新装上位于鼻锥上的气流调节片，以将更多的气流向车尾输导。
二，零龙骨前悬挂 强化的单体壳
为了提高空气动力学效率，法拉利最终还是抛弃了一贯坚持的单龙骨设计，改用零龙骨布局。但是需要特别提到的是，F2007的下叉臂并不是直接连接到底盘上，而是像退化的双龙骨一样，通过两根微微凸出的加强筋与底盘(单体壳主体)间接相连。
这使得该区域的单体壳得到了加强，至于是否增加重量法拉利并未透露，但有一点可以肯定的是，会对悬挂几何结构的调节，带来了一定的限制。前文中提到，新车的轴距增加了，因此为了保证赛车拥有同样的扭转刚度，对单体壳进行强化成为必须，赛车的质量因此增加。
关于赛车的重量增加还包括散热器。F2007为了让侧箱下沿收的更窄，被迫改变了散热器的放置角度。新车的散热器类似于F2004的方案，接近水平放置。根据空气动力学设计的要求，侧箱的气流入口越小越好，当然，这与将侧箱下沿收的更窄的思想刚好吻合，但它同时又带来了另一个问题，如何维持其散热能力？在技术水平未取得突破性进展的情况下，既要缩小进气口尺寸，又要保持热交换能力不变，唯一的办法是增加散热器自身的尺寸，因此，F2007的散热器更大更重了。
提到质量，还有一点。法拉利在新车发布会上公开承认，单独为满足更加严厉的车头、车尾以及侧面撞击测试，新车的重量就增加接近十公斤，如今再加上上面提到的强化底盘和加大散热器带来的额外质量。因此，F2007配重自由度必然会受到进一步的影响。
当然，新规则带来的大约10公斤的质量，对于所有车队都是平等的，同时引发的外观变化也基本一样。“在鼻锥的溃缩变形形式上，必须取得进一步的发展。而车尾，FIA不仅规定了尾锥撞击结构能够吸收的最大的G值，还规定了空间要求，所以每一支车队尾锥的尺寸和形状都是一样的。”法拉利底盘总监科斯塔解释到。而这也正是MP4-22的尾锥改为传统设计的原因。
在底盘方面，要谈到的最后一点是后悬挂。新车的后悬挂保持了原来的结构，即扭杆与中央的萨切斯旋转减震器相连。在这里需要提到的一点是：旋转减震器是目前减震器中最紧凑的结构。它由萨切斯在2003年率先开发出来，法拉利F2003-GA是第一辆配备这种减震器技术的赛车。
言归正传，虽然F2007的后悬挂目前是使用的老结构，但改进工作会接踵而至。目前，一个旨在降低后胎工作负荷的发展项目正在进行。去年在赫雷斯对07款的轮胎进行首次测试时发现，软配方的轮胎在所有车上降级的速度都非常快，这使得改进后胎工作负荷的发展项目变得更加急迫。
除了应急方案，法拉利一种新的悬挂结构正在酝酿中，计划在季中推出，具体时间未定。
三， 引入无缝变速箱 优化引擎性能
从F2007开始，法拉利加入了由迈凯轮和本田率先开创的无缝变速箱俱乐部，只是法拉利更喜欢将这套系统称为快速换挡变速箱(quick shift gearbox)。“他几乎是同时换挡，节约了从一个挡位切换到另一个挡位的时间，科斯塔(Aldo Costa)在谈到新变速箱时说道。
2006年4月17日，法拉利首次对外公开正在开发自己的无缝变速箱系统。只是他们的路走的有些曲折。“现在我们正在测试这套系统，但是它不会在本赛季的比赛中使用。在我们最初的计划中有一个非常复杂的系统；它同时拥有极高的可靠性，但是系统太复杂了，不利于维护保养，又重又昂贵。”前技术总监罗斯-布朗(Ross Brawn)在当时说道。“所以我们打算造一个比较简单的，但这同时会伴随着一些风险，因此我们仍需要进行大量的测试，将风险降至最低。”
根据布朗在公众场合的口吻，他自始至终都在弱化无缝变速箱的优势。“使用无缝变速箱是有一定优势，但是它并不像人们想象的那么大。”
和旧变速箱一样，新变速箱也采用了碳纤维的外壳。但是进行了重新塑形，以满足尾部的空气动力学设计和新的尾锥规则要求。
引擎方面，法拉利的056在上赛季末被认为是最强的心脏。本赛季的版本是其基础上优化的产物，但是代号没有变。056 V8的活塞直径设计达到了FIA允许的上限：98毫米。新的引擎总监西蒙(Gilles Simon)表示，从提交引擎开始，改进工作便一直在进行，尽管是非常小的改动，但是效果很显著。当然，法拉利也需要对电子系统进行重新调整，以满足19000转/分的转速限制。
“FIA允许我们对燃烧室、凸轮轴和阀门进行改进，加上我们还减轻了一些部件的质量，使得引擎的扭矩输出曲线增强，并提高了可靠性。当然，我们还会与壳牌携手发展燃油和润滑油，同时会改进气箱，并着眼于减少引擎的内耗。”西蒙在谈到新引擎时说道。
设计题目：单级斜齿圆柱齿轮传动设计+链传动
系别：机械工程系
专业班级：2002机本
学生姓名：xxx
指导老师：xxx
完成日期：2004年12月12日
邵 阳 学 院
（七里坪校区）
目录
一． 设计任务书
二． 前言
三． 运动学与动力学计算
1． 电动机的选择计算
2． 各级传动比的分配
3． 计算各轴的转速，功率及转矩，列成表格
四． 传动零件设计计算
五． 齿轮的设计及计算
六． 轴与轴承的计算与校核
七． 键等相关标准键的选择
八． 减速器的润滑与密封
九． 箱体的设计
十． 设计小结
十一． 参考资料
机械设计课程设计任务书
设计题目：单级斜齿圆柱齿轮传动设计＋链传动
原始数据：
F=2500N F：输送带拉力；
V=1.5m/s V：输送带速度；
D=400mm D：滚筒直径。
设计工作量：
1． 设计说明书一份
2． 二张主要零件图（CAD）
3． 零号装配图一张
工作要求：
输送机连续工作，单向提升，载荷平衡两班制工作，使用年限10年，输送带速度允许误差为±5%。
运动简图：（见附图）
二．前言
分析和拟定传动方案
机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。
满足工作装置的需要是拟定传动方案的基本要求，同一种运动可以有几种不同的传动方案来实现，这就是需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较，从而选择出最符合实际情况的 一种方案。合理的传动方案除了满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
所以拟定一个合理的传动方案，除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。因链传动承载能力低，在传递相同扭矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传递的转矩，减小链传动的结构尺寸。故本文在选取传动方案时，采用链传动。
众所周知，链式输送机的传动装置由电动机、链、减速器、联轴器、滚筒五部分组成，而减速器又由轴、轴承、齿轮、箱体四部分组成。所以，如果要设计链式输送机的传动装置，必须先合理选择它各组成部分，下面我们将一一进行选择。
三．运动学与动力学的计算
第一节 选择电动机
电动机是常用的原动机，具体结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。
（1） 选择电动机的类型：
按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
（2） 选择电动机的容量：
工作所需的功率：
Pd = Pw/η
Pw = F*V/（1000ηw）
所以： Pd = F*V/（1000η*ηw）
由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机的效率）为
η*ηw = η1*η2*η2*η3*η4*η5*η6
式中η1、η2、η3、η4、η5、η6分别为齿轮传动、链传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。
取η1 = 0.96、η2= 0.99、η3 =0.97、η4 = 0.97、η5 = 0.98、η6 = 0.96 ，则：
η*ηw = 0.96×0.99×0.99×0.97×0.97×0.98×0.96 =0.832
所以：
Pd = F*V/1000η*ηw = 2500×1.5/(1000×0.832) kW = 4.50 kW
根据Pd选取电动机的额定功率Pw使Pm = (1∽1.3)Pd = 4.50∽5.85kW
由查表得电动机的额定功率 Pw = 7.5 kW
（3） 确定电动机的转速：
卷筒轴的工作转速为：
nw = 60×1000V/πD = 60×1000×1.5/(3.14×400) r/min = 71.66r/min
按推荐的合理传动比范围，取链传动的传动比i1 = 2 ∽ 5，单级齿轮传动比i2 = 3 ∽ 5
则合理总传动比的范围为: i = 6 ∽ 25
故电动机的转速范围为：
nd = i*nw = (6∽25)×71.66 r/min = 429.96 ∽ 1791.5 r/min
符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min ，再根据计算出的容量，由附表5.1查出有三种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情况见下表。
方 案
电动机型号
额定功率 电动机转速
r/min 传动装置的传动比
Ped/kW 同步转速 满载转速 总传动比 链 齿轮
1 YL0L-8 7.5 750 720 10.04 3 3.35
2 Y160M-6 7.5 1000 970 13.54 3.5 3.87
3 Y132M-4 7.5 1500 1440 20.01 3.5 5.72
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及链传动和减速器的传动比，可知方案3比较适合。因此选定电动机型号为Y160M-6,所选电动机的额定功率Ped = 7.5 kW，满载转速nm = 970 r/min ，总传动比适中，传动装置结构紧凑。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示。
中心高H 外形尺寸
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸
A×B 地脚螺栓孔直径 K 轴伸尺寸
D×E 装键部位尺寸 F×GD
160 600×417×385 254×210 15 42×110 12×49
第二节 计算总传动比并分配各级传动比
电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。
（1） 计算总传动比：
i = nm/nw = 970/71.66 = 13.54
（2） 分配各级传动比：
为使链传动的尺寸不至过大，满足ib<ig ,可取ib =3.5 ，则齿轮的传动比：
ig = i/ib = 10.15/ 3.5 = 3.87
（3） 计算传动装置的运动和动力参数：
各轴的转速
nΙ= nm/ib = 970/3.87 = 250.65 r/min
nΠ= nΙ/ig = 250.65/3.5 = 71.62 r/min
nw = nΠ = 71.62 r/min
各轴的功率
PΙ= Pm*η1 = 7.5×0.96 = 7.2 kW
PΠ=PΙ*η2 *η3 = 7.2×0.99×0.97 =6.914 kW
Pw = PΠ*η2*η4 = 6.914×0.99×0.97 = 6.64 kW
(4 ) 各轴的转矩
电动机的输出轴转矩 Td
Td = 9550×Pm/nm =9550×7.5/970 = 73.84 Nm
其他轴转矩
TΙ= 9550×PΙ/nΙ = 9550×7.2/250.65 = 274.33 Nm
TΠ= 9550×PΠ/nΠ= 9550×6.914/71.62 = 921.93Nm
Tw = 9550×Pw/nw = 9550×6.64/71.62= 885.34 Nm
第三节 各轴的转速，功率及转矩，列成表格
参 数 轴 名
电动机轴 Ι 轴 Π 轴 滚筒轴
转 速 970 250.65 71.62 71.62
功 率 7.5 7.2 6.914 6.64
转 矩 73.84 274.33 921.93 885.34
传动比 3.87 3.5 1
效 率 0.96 0.99 0.97
四、传动零件的设计计算
链传动是由链条和链轮构成，链条由许多链节构成，带齿的大，小轮安装在两平行轴上。链传动属于啮合运动优点有：1）传动比准确，传动可靠，张紧力小，装配容易，轴与轴承的载荷较小，传动的效率较高，可达98%；2）与齿轮传动比较有较大的中心距；3）可在高温和润滑油环境工作，也可用于多灰尘的环境。
下面就是改链传动零件的计算：
计算项目 计算内容 计算结果
1确定设计功率
2选择链的型号 根据传递的功率P、载荷的性质和每天工作的时间等确定设计功率
Pc = KA×P = 1×7.2= 7.2 kW
1．确定链轮齿数z1 , z2
因为小链轮的转速为250.65r/min,假定链速.0.6~3,希望结构紧凑，由（教材）选取小链轮齿数z1 = 17；从动大链轮齿数z2 =i×z1 =3.5×17 =59.5(z2 <120，合适)
取整数 z 2= 60
2．确定链条链节数Lp
初定中心距a0 = 40p , 则链节数
Lp = 2a0/p+(z1+z2)/2+ p/a0*[(z2 – z1)/(2π)]2 = 119.7（节）
取Lp =120
节
3．计算单排链所能传递的功率P0及链节距p
由教材可知，单跟链传递功率P0 ≥ Pca/(Kz*KL*Kp)
由图5-29，按小链轮转速估计，链工作在功率曲线的右侧，由表5-16 Kz = =0.85
KL ==1.1 单排链Kp=1
P0 ≥ 7.2Kw/(0.85*1.1*1)=7.70Kw
根据小链轮转速n1 = 250.65 r/min 及功率P0 = 7.70 kW，由图5-29查得可选链16A，由表5-13可查得P=25.40mm 同时也证实原估计链工作在额定功率曲线凸峰右侧是正确的。
4．确定链中心距a
a= [( - )+ ]=1020 mm
中心距调整量△a≥2p=50.8mm
实际中心距a1=a-△a=1020-50.8=969.2mm
5.验证链速
v=n1*z1*p/(60*1000)=250.65*17*25.4/(60*1000)=1.81m/s
与原估计链速相符。
6．验算小链轮毂孔dk
查《机械设计基础课程设计指导书》的附表5.3知电动机轴径D=45mm；查表13-4查得小链轮毂孔许用最大直径dmax=51mm，大于电动机轴径，合适。
7. 作用在轴上的压力Q
圆周力F=1000*P/V=1000*7.2/1.81=3977.9N
按水平布置取压力系数KQ*F=4972.4N
齿轮传动是应用最广泛的一种传动形式。其传动的主要优点是：传递的功率大（可达100000kW以上）、速度范围广、效率高、工作可靠、寿命长、结构紧凑、能保证恒定，齿轮的设计主要围绕传动平稳和承载能力高这两个基本要求进行的
Pc =7.2 kW
z1 = 17
z 2= 60
Lp =120 节
Pc = 7.2 kW
P0 =7.70kw
p=25.40mm
a= 1020mm
V=1.81m/s
D=45mm
=
51mm
F=3977.9N
七． 键等相关标准键的选择
八． 减速器的润滑与密封
九． 箱体的设计
十． 设计小结
十一． 参考资料
机械设计课程设计任务书
设计题目：单级斜齿圆柱齿轮传动设计＋链传动
原始数据：
F=2500N F：输送带拉力；
V=1.5m/s V：输送带速度；
D=400mm D：滚筒直径。
设计工作量：
1． 设计说明书一份
2． 二张主要零件图（CAD）
3． 零号装配图一张
工作要求：
输送机连续工作，单向提升，载荷平衡两班制工作，使用年限10年，输送带速度允许误差为±5%。
运动简图：（见附图）
二．前言
分析和拟定传动方案
机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。
满足工作装置的需要是拟定传动方案的基本要求，同一种运动可以有几种不同的传动方案来实现，这就是需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较，从而选择出最符合实际情况的 一种方案。合理的传动方案除了满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
所以拟定一个合理的传动方案，除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。因链传动承载能力低，在传递相同扭矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传递的转矩，减小链传动的结构尺寸。故本文在选取传动方案时，采用链传动。
众所周知，链式输送机的传动装置由电动机、链、减速器、联轴器、滚筒五部分组成，而减速器又由轴、轴承、齿轮、箱体四部分组成。所以，如果要设计链式输送机的传动装置，必须先合理选择它各组成部分，下面我们将一一进行选择。
三．运动学与动力学的计算
第一节 选择电动机
电动机是常用的原动机，具体结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。
（1） 选择电动机的类型：
按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
（2） 选择电动机的容量：
工作所需的功率：
Pd = Pw/η
Pw = F*V/（1000ηw）
所以： Pd = F*V/（1000η*ηw）
由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机的效率）为
η*ηw = η1*η2*η2*η3*η4*η5*η6
式中η1、η2、η3、η4、η5、η6分别为齿轮传动、链传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。
取η1 = 0.96、η2= 0.99、η3 =0.97、η4 = 0.97、η5 = 0.98、η6 = 0.96 ，则：
η*ηw = 0.96×0.99×0.99×0.97×0.97×0.98×0.96 =0.832
所以：
Pd = F*V/1000η*ηw = 2500×1.5/(1000×0.832) kW = 4.50 kW
根据Pd选取电动机的额定功率Pw使Pm = (1∽1.3)Pd = 4.50∽5.85kW
由查表得电动机的额定功率 Pw = 7.5 kW
（3） 确定电动机的转速：
卷筒轴的工作转速为：
nw = 60×1000V/πD = 60×1000×1.5/(3.14×400) r/min = 71.66r/min
按推荐的合理传动比范围，取链传动的传动比i1 = 2 ∽ 5，单级齿轮传动比i2 = 3 ∽ 5
则合理总传动比的范围为: i = 6 ∽ 25
故电动机的转速范围为：
nd = i*nw = (6∽25)×71.66 r/min = 429.96 ∽ 1791.5 r/min
符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min ，再根据计算出的容量，由附表5.1查出有三种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情况见下表。
方 案
电动机型号
额定功率 电动机转速
r/min 传动装置的传动比
Ped/kW 同步转速 满载转速 总传动比 链 齿轮
1 YL0L-8 7.5 750 720 10.04 3 3.35
2 Y160M-6 7.5 1000 970 13.54 3.5 3.87
3 Y132M-4 7.5 1500 1440 20.01 3.5 5.72
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及链传动和减速器的传动比，可知方案3比较适合。因此选定电动机型号为Y160M-6,所选电动机的额定功率Ped = 7.5 kW，满载转速nm = 970 r/min ，总传动比适中，传动装置结构紧凑。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示。
中心高H 外形尺寸
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸
A×B 地脚螺栓孔直径 K 轴伸尺寸
D×E 装键部位尺寸 F×GD
160 600×417×385 254×210 15 42×110 12×49
第二节 计算总传动比并分配各级传动比
电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。
（1） 计算总传动比：
i = nm/nw = 970/71.66 = 13.54
（2） 分配各级传动比：
为使链传动的尺寸不至过大，满足ib<ig ,可取ib =3.5 ，则齿轮的传动比：
ig = i/ib = 10.15/ 3.5 = 3.87
（3） 计算传动装置的运动和动力参数：
各轴的转速
nΙ= nm/ib = 970/3.87 = 250.65 r/min
nΠ= nΙ/ig = 250.65/3.5 = 71.62 r/min
nw = nΠ = 71.62 r/min
各轴的功率
PΙ= Pm*η1 = 7.5×0.96 = 7.2 kW
PΠ=PΙ*η2 *η3 = 7.2×0.99×0.97 =6.914 kW
Pw = PΠ*η2*η4 = 6.914×0.99×0.97 = 6.64 kW
(4 ) 各轴的转矩
电动机的输出轴转矩 Td
Td = 9550×Pm/nm =9550×7.5/970 = 73.84 Nm
其他轴转矩
TΙ= 9550×PΙ/nΙ = 9550×7.2/250.65 = 274.33 Nm
TΠ= 9550×PΠ/nΠ= 9550×6.914/71.62 = 921.93Nm
Tw = 9550×Pw/nw = 9550×6.64/71.62= 885.34 Nm
第三节 各轴的转速，功率及转矩，列成表格
参 数 轴 名
电动机轴 Ι 轴 Π 轴 滚筒轴
转 速 970 250.65 71.62 71.62
功 率 7.5 7.2 6.914 6.64
转 矩 73.84 274.33 921.93 885.34
传动比 3.87 3.5 1
效 率 0.96 0.99 0.97
四、传动零件的设计计算
链传动是由链条和链轮构成，链条由许多链节构成，带齿的大，小轮安装在两平行轴上。链传动属于啮合运动优点有：1）传动比准确，传动可靠，张紧力小，装配容易，轴与轴承的载荷较小，传动的效率较高，可达98%；2）与齿轮传动比较有较大的中心距；3）可在高温和润滑油环境工作，也可用于多灰尘的环境。
下面就是改链传动零件的计算：
计算项目 计算内容 计算结果
1确定设计功率
2选择链的型号 根据传递的功率P、载荷的性质和每天工作的时间等确定设计功率
Pc = KA×P = 1×7.2= 7.2 kW
1．确定链轮齿数z1 , z2
因为小链轮的转速为250.65r/min,假定链速.0.6~3,希望结构紧凑，由（教材）选取小链轮齿数z1 = 17；从动大链轮齿数z2 =i×z1 =3.5×17 =59.5(z2 <120，合适)
取整数 z 2=第一节 选择
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一、锂电MES生产管控
MES系统从锂电上游厂家来料管理将接入数字化管理，实现如电芯、线束、扁管、箱体、BMS监控板的批次化管理。
MES系统在生产过程中，首先对单体电芯进行如电压、电阻、分容等项目进行严格的在线测试，实现MES系统与电芯检测设备联机，实时记录与反馈检测情况。
电芯成组过程中会将多颗单体电芯串联合并成为一个模组，此时，MES系统根据装配工艺要求，将所有单体电芯的编码关联到一个模组上，形成编码对应关联，随之MES系统自动生成并打印模组条码，将条码赋予模组上。
模组装配过程，MES系统将对该模组使用的物料进行防错、绑定、工艺控制等，该模组上所使用的线束、极片等关键物料编码与模组码绑定。模组装配完成后MES系统对模组进行压差、温度、湿度等项目在线测试。
PACK总装中MES系统把多个模组合并单一个箱体中，同样会对模组码、BMS监控板等关键物料码实时记录，同时在装配过程中还会严格监控螺丝扭力。
PACK装配完成后会通过各种测试来检验PACK整个锂电池包的质量，如绝缘耐压测试、电性能测试、气密测试、EOL测试等，MES系统与当前这些检测设备联机，实时控制与读取检测状态及检测数据。
所有装配与检验测试完成后MES系统生成PACK条码并自动触发条码打印机打印条码，此时一个完整的锂电池成品制造完成并正式下线。
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二、总结
综述所述，我们可以看出MES系统在整个锂电生产过程中的重要地位与MES系统对锂电生产过程的渗透能力。MES系统结合TS16949标准，在锂电生产中强调的是生产精细化管理与数字化控制，在生产过程中以可视化方式呈现出各项关键数据，MES系统将实现锂电池从物料批次、过程工艺、质量控制，销售发货、市场应用等多个维度进行数字化管理，提高生产效率、提高产品质量、实现全程可追溯。以上我们只是象征性地介绍了一下MES系统，在锂电池后段PACK生产过程中的核心管理业务。
合肥迈斯软件专注于制造业的IT信息化建设，MOM系统、MES系统、WMS系统、质量管理系统、电子看板、车间物流系统、工时管理系统、生产调度系统等。
第二类永动机不能制成，是因为违背了热力学第二定律（分子有规则运动的机械能可以完全转化为分子无规则运动的热能；热能却不能完全转化为机械能。此定律的一种常用的表达方式是，每一个自发的物理或化学过程总是向著熵（entropy）增高的方向发展）
能量守恒定律：能量既不会凭空产生也不会凭空消失，它只会从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化为另一种形式，而在转化或转移的过程中，能量总量保持不变。
热力学第二定律：不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，而不产生其他影响。
所以在工作原理上，永动机的设想是违背热力学基本定律的，所以根本不可能实现。热力学的四个基本定律在自然科学中是最为坚实的定律，是几百年来科学技术与经验的结晶，至今为止还没有发现一例违反热力学基本定律的案例。
大致详细分类
（1）机械类：妄图依靠机械内循环，对启动能量进行增益，以试图突破能量守恒。并依靠能量增益，使增益的能量输出，并将输出能分化为两部分，一部分给机械提供动力。另一部分对外做功。
（2）电/磁动机：属于永动机范畴，但因不具备工业实用性，被称为玩具。概念，假设概念，磁铁与电磁场互动，使得能量突破能量守恒，磁动机获得了输出大于输入。但实际上实验显示，磁动机终究会因为消磁而停止。
（3）热循环：试图突破热一，热二，但终究失败，温度平衡点与温度不可叠加和转化消耗上，无法在内部环境中进行百分百转化。
（4）空气压缩机：依靠压缩空气，至使温度升高。理论上，空气压缩与释放能量守恒，但是使用空气压缩的机构涉及曲轴等机械零件能量消耗，并且在热量挥发时速度与空气回温等等存在许多不完善，但具体资料因资源有限暂且未知（理论上可行性永动机）。
（5）特斯拉线圈：属于官方资料，民间流传的据说是不完整的，但理论上与现实中线圈的确存在，它是一种在自然界收集电能量的一种器具。姑且不说官方文献，但以自然界电磁场能量制作出的线圈仅仅只能是个玩具。
