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突破偏心圆旋转的技术盲区

2014-11-21 11:45阅读：

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突破偏心圆旋转的技术盲区
《无级变速传动齿轮》和《差速齿轮》
79岁张震（2014）
（张英十一代孙、华蘅芳曾外孙）
齿轮及齿轮传动是全人类的伟大发明，至今对我中华民族已有二千多年的历史（指南车及记里鼓车）。齿轮传动中的变速问题是在钟表和动力机的发明、特别是需要不断变速的汽车出现以后，进入了深层次的研究探索，最理想的齿轮变速是“无级变速”。但是在汽车出现了的一百多年来，全世界有多少发明家在探索，却都在理论、结构、材料上过不了关而成为“世界难题”。终算、聪敏不负有心人，在美国出现了从液体流体力学转换到机械结构力学的齿轮有级的“自动变速器”，好像证明齿轮无级变速是无解的。
齿轮传动中的变速是在啮合点的线速度上，线速度的快慢是由齿轮本身的半径大小来决定的，而用钢铁制造的等规（正心）结构齿轮要变更半径是不可能的，这是那些发明家们无法克服的难点。传统的齿轮结构是平面几何正心圆的延伸，其能传动的根据是周边各齿的等规（半径相等），所以平面几何正心圆是传动齿轮的理论概念（根据）。
一、圆：
人类对圆的概念是从圆月上开始的，地球上没有圆的东西，我们祖先认识到圆的利用必须要有圆心，是从有中心轴的车轮发明而得知的（甲骨文有车字，有车必有轮），至今已有三千多年的历史，与二千多年的欧几里德几何原本中所显示圆周的存在是半径的展开，没有圆心就没有半径，所以圆的旋转必须要有圆心，没有圆心的圆不存在旋转的概念。那时要做成一个正心的轮是非常难的，定要有过硬本领的大师傅不可，一般就做成偏心轮，所以我们的前人在认知正心圆时也认识了偏心圆。正心圆的“等规旋转”是圆的第一种旋转模式。就是这个正心圆，却使人们在圆的构成的逻辑关系认识上钻牛角尖而成为一条死理，认为只要圆周是正圆（等规）的它的圆心肯定是正心的，即使没有圆心看不见的心已经在那里了，所以肯定的认为这个无心圆如果旋转（怎么转？谁让
它转？）就是正心旋转模式，不可能会出现其它（非正心）的旋转模式，这是明目张胆的否定了“偏心圆”，忘却了圆的构成，由此而绝缘了对圆的旋转模式发展的想象空间而进入了死胡同，致使可以解决齿轮无级变速和齿轮差速的、一种圆的构成和新的旋转模式，成为“偏心圆”的一项“技术盲区”。光有圆周是不可能构成半径的，“圆周的构成是半径的展开，圆心是可以正心和偏心的，圆心的位置决定半径的构成，半径的构成决定了旋转模式”。（或许是一条新定理）
二、偏心圆（顺规旋转）：
几千年来人们对偏心圆认识是不是很清楚了呢？实际上对偏心圆在半径的构成上是在钻牛角尖。请看偏心圆图1：
突破偏心圆旋转的技术盲区偏心圆B的圆周与圆A是同一个圆周是等规圆周，偏心点B是在直径线上的正心点A移过来的，形成了BR及BR1不等的二个半径（充足理由是垂直于它们的切线），这好像就是现在人们认识的偏心圆。但是圆周没有半径的展开显然是不存在的，那么圆周上任一点与偏心点的连线能不能算半径呢？在直径线二边可是有二个半圆周的任一点都可以和B点连线的，而且在偏心圆旋转时圆周各点都是顺着自己与偏心点的连线为半径而旋转的（其规迹圆的切线垂直于连线，平面几何本身就能证明是半径），所以偏心圆除了在直径线上的二个大小不等的半径以外，圆周上的所有点与偏心点的连线都是半径而且都不会变动，所以偏心圆的半径构成是：圆中以直径线上偏心点二边的二个不等半径为基线，从小（大）半径起沿圆周规迹（形状）各点半径序列展开至大（小）半径、再从大（小）半径在直径线另一边沿圆周各点半径序列展开至小（大）半径（展开一周），并且这里的序列是没有界线分割的徐列（无级）。这就是偏心圆和它整体的半径构成，这在平面几何里是一种认知偏心圆上的“盲区”，所以人们在利用偏心圆进行机械物理考量时，只利用了它的二个长短半径（如凸轮等），至于旋转中圆周上各点线速度就根本没有想到。偏心圆的旋转特征是：顺着各自的半径（规）整圆绕着偏心点作兜圈子式的旋转“移动”，所以偏心圆的旋转根据就是其圆内的半径构成，以中国人认识的概念理解为：“圆动规不动的顺规旋转”模式，这一种顺规式既不能变速（规不动）又不能传动（不等规），是以偏心点为旋转中心的数学模型的实型旋转，这是圆的第二种旋转模式。
三、偏心圆（变规旋转）：
传统的偏心圆的旋转模式，是根据偏心后的二个不等半径和等规圆周的解剖设定（解定）的，由于忽略了圆周上各点的半径组合，所以也绝缘了解定另一种偏心圆旋转模式的想象空间，这是偏心圆旋转认知的一个“盲区”。上边已明确了偏心圆的半径构成和偏心圆旋转概念的定义是：“圆动规不动的顺规旋转”模式，现在就按偏心圆数学模型的三个组成部分：等规圆周、直径线和上面的偏心点、半径构成的二个（直径二边）半圆来进行假设（解剖设定）另一种模式的偏心旋转，这是有了偏心圆整体半径构成的条件而出现的想象空间，实际上是将偏心圆的三个组成部分，重新设定相互之间的旋转关系，从而产生不同的功能效果：“规动圆不动的变规旋转” 模式，这是“圆动规不动”的反征，是平面几何偏心圆图形这个数学模型逆反的隐（虚）型旋转，也就是圆周要移“动”位置，现在不让它移动而定位在初始位置上，构成的半径原来在圆内是不变动（位置和长度）的，而现在要使它按定位的圆周规迹在转动中变换其长度即：圆周定位不作二维移动，圆内以偏心点为中心以直径线上偏心点二边的二个不等半径为基线（直径线固定不转动），其直径线上的最小（大）半径（规）凑合着圆周规迹（形状）旋转，该半径每转动一个位置（角度）、其长度就变换到圆周新位置的长度，其新位置的长度就是在变位前其前边半径的长度（在圆周上变换位置和长度就是“变规”），当变规到最大（小）半径（在直径线上），过了直径线则再变规直至最小（大）半径回到直径线正好一周。这个偏心圆上的所有构成半径均按圆周规迹从小（大）到大（小）、过直径另一边从大（小）到小（大）的变规，所以旋转中变规的半径展开的圆周完全重合于定位的圆周规迹。体现在圆周上的机械物理学的考量是圆周上线速度的变化，线速度输出点是二个半径（直径线）的圆周点。现用一个几何图形（数学模型）来演示“变规”。
请看图2：偏心圆半径走向图：
突破偏心圆旋转的技术盲区已知：有直径RR4的圆A定位在R上，即圆周要通过R、R4二个点、图上有A、B、C三个圆心，现将圆心A在RR4上移至C 成为偏心圆C（C为任意点也可以移至B成偏心圆B），以C为中心作圆心角8个等分并画方向矢标。则：每条分角线即：CR、CR1、CR2、CR3、CR4以及RR4另一边的C（R1）、C（R2）、C（R3）都是圆周该点（规迹圆）的半径（规）构成，其中：CR为作用半径，CR4为CR对应的作用半径，其余为非作用半径。圆周也必须通过R、R4二个点。
所以：从偏心圆C上可以看出CR4是RR4上的最短半径（短规）顺矢标向CR3、CR2、CR1直至CR这根最长半径（长规）变规转去，经R又向直径RR4下半边变规转去，其半径（规）又向短半径的方向“变规”（圆周循环）。这样的变规旋转圆周完全可以通过R及R4二个点。
结论：短规CR4（小半径）的分角所对的弧长比长规CR（大半径）的分角所对弧长要短，体现在旋转的偏心圆C上其线速度的快慢是在规（半径）的长度上。R线速度大时R4的线速度就小。
在偏心圆C上有三个要素：首先是圆周定位不二维移动；二是每条变规的半径（规）在同一个角速度下呈现的线速度是在圆周固定的位置上不会在旋转中变换位置；三是直径线并不随着圆周旋转，正心偏心只需将圆心在直径线上移动定点即可。这完全证实了“圆周是等规圆，圆心是可以正心或偏心的，圆心的位置决定了半径的构成，半径的构成决定了旋转的模式”的论断。所以这个：“规动圆不动的变规旋转”模式的技术构成就可能成为“齿轮无级变速”和“齿轮差速”的理论基础，这是现代人发现的圆的第三种旋转模式。这个假设（理论的解剖设定）能不能成立，则要看设计的机械结构在功能上与理论技术构成是否一致。
现在将偏心圆的“变规旋转”的模式进行分析：
1、定位的圆周（齿环）是等规的，只需将圆的正心（中心轴）在直径线上移动就可以构成大小半径，偏心圆就自然出现。
2、正心时执行“等规旋转”偏心时执行“变规旋转”。
3、直径线不随圆周转动，二端都是功率（功力和速度）输出的作用点（齿轮啮合点），圆心（中心轴）位置决定二个半径的大小（决定线速度）所以直径线就是“变速线”，长短半径就是“作用半径”。在本方案中对三种圆的旋转模式统一名称为：“等规旋转”（正心旋转）、“顺规旋转”（圆动规不动的偏心旋转）、“变规旋转”（规动圆不动的偏心旋转）。
突破偏心圆旋转的技术盲区 突破偏心圆旋转的技术盲区从分析的3个问题来看，在无级变速齿轮上可以实现的结构安排是，“齿环”的定位（圆不动）：只需将三个“定位自由齿轮”在其齿周边成等边三角点限定“齿环”的位置就行（见图3）；再就是将“中心轴”限定在在“变速线”上：只要将“中心轴”二头的二个“轴套”（滑动体）各装在平行于“变速线”的可以线向移动的二个“滑动架”上，其高低要使“中心轴”的中心点重合于“变速线”（直径线）上（见图4）线向移动滑动架；但是现在最主要的一个构件、就是主动旋转的“中心轴”、它带着轮辐推动“齿环”旋转、在“中心轴”与“齿环”在正心关系时执行“等规旋转”、在与“齿环”偏心时执行“变规旋转”的部件、在不同的旋转位置都能通用其旋转结构。这在“规动”的模式上真还找不到出路，这是很不容易解决的难点，其技术要害是在“变规”上，说白了就是半径（规）在定规和变规时如何控制的问题！
四、以“矩”控“规”的平面直角坐标定点的构件：
从“偏心圆半径走向图”来看，模拟圆周及半径的形态来设计零部件，显然是很难走得通的，因为“圆心”（中心轴）在“直径”（变速线）上为变速移动构成“作用半径”时，“圆心”（中心轴）上的放射形的半径（轮辐）也跟着移动（圆心的位置决定了半径与圆周的关系），从等规到变规或不同位置构成的半径（规）其长短怎么来调整适应定位的“圆周”（齿环），在偏心旋转时这个“规”在“圆周”（齿环）上怎个“变”法，这是一个很难克服的难点（也可能是历史上结构发明的教训）。好在我们祖先在方圆的关系上具有独到的见解，认为方能通圆圆也能通方，所以顺理的认为：“没有规矩成不了方圆”，这虽然是一个哲学理念，但同时也是一个物理学概念，规是半径可以成圆，矩是直角4个直角构成二个对角线相等的图形就是方形（正方形和长方形），与等规圆配合的方形是正方形。这样构成的一个内方外圆图形可以设想在正方形里“中心轴”（圆心）上的零件该如何构成，其技术要害仍是在“规”的“变”字上。首先应该清楚的是“中心轴”在“变速线”上任意（无级）移动（左右大小）定点以构成“作用半径”才使线速度变化的。这就使得这个旋转中心的“中心轴”在“变速线”上的变速点何止千万，再看这个旋转中心（中心轴）在正方形的偏心点上与正方形一起“变规”旋转时由于正方形的不断变向使得中心轴在可以偏心的范围内将会出现千万圈的旋转规迹，这就可以确定“中心轴”在正方形里所能定点的位置除四个角以外的面上几乎都能布到。根据这个情况“中心轴”定点的方法可以采用以“矩”（直角）控“规”的办法，这就是利用“平面直角坐标”这个数学模型来模拟定点方法，现暂称其为“直角坐标定点法”吧。在地形图上定点（位）就是使用这办法。地形图的公里网是正方形，在正方形中决定地形目标的位置是以指令下达的纵横坐标的值来画定的，其作业方式：用直尺平行于底边量出纵坐标并画一条线、再用直尺垂直于底边（平行于邻边）量出横坐标并画一条线（线与方边等长），纵横交叉点就是直角坐标值。现将二条线化成二根杠杆垂直交叉各平行于正方形底边和邻边，这样二根杠杆各作平行移动其交叉点可以布满方格，这就是“直角坐标定点法”，在这里称“方圆定点”法、杠杆交叉点可以在方形里任何一个位置定位。这“方圆定点”法，可以进行1、确定交叉点（中心轴）在直径线（变速线）上任意（无级）的定点；2、偏心时在执行变规旋转中可以让其保持交叉点的位置不移动；3、“直径线”不会随着“圆周”一起转动。这与变规旋转模式分析是一致的。在旋转变规过程所出现半径的量变和位变所构成的圆周与定位的圆周（圆不动）是重合的（这与第三、偏心圆（变规旋转）：段中的论述是一致的），所以不存在圆周的偏离。也因为外圆内方的方腔内没有圆心，所以圆周上不可能产生半径（规）性质的向心线（也就是即使它能旋转也没有准头，因为正心或偏心都没有），“方圆定点”法就给外圆内方的图形提供了可变换位置的圆心。
请看图5：“方圆定点”图
突破偏心圆旋转的技术盲区








现有甲、乙二个“方圆图”，各图位置固定不移动（圆不动），内有三个中心A、B、C。现以C为旋转中心并作圆心角8等分，各线为CR、CR1、CR2、CR3、CR4、C（R3）、C（R2）、C（R1），均为圆周各该点半径（规），（偏心圆的半径构成），RR4为直径线也就是“变速线”，则R、R4为啮合点（作用点）。
甲图：正方形上下二边平行于“变速线”，内设与方边等长的灰、白二根杠杆垂直交叉在C点上，而且必须垂直于方边上，白杆重合于“变速线” 对接R半径及R4半径、灰杆对接R2及（R2）二个半径。
乙图：整圆的位置不移动（圆不动）顺矢标向转45°（一个等分角）后，则会出现在“变速线”上方，白杆会加长一些与R3半径对接、灰杆也加长与R1半径对接；在“变速线”下方，白杆缩短一些与（R1）半径对接，灰杆缩短与（R3）半径对接。这是在旋转中在偏心点C上定位交叉点的杠杆，在适应方圆的位置而出现的变化。在旋转中随着方形一起转动的杠杆在交叉点不移离C点的情况下，杠杆的杆向完全是半径的方向，杠杆代表了半径，各杆在平行的移动中调整与方边的适应间距，保证圆的位置不会移动。从这二个图形上可以看到在旋转中圆周各点的半径是凑合着定位的圆在不断的变换位置调整与交点C的间距（变规的长度），所以在它原来的位置（点）上仍然保持着本来圆与方腔关系的模样和半径的长度，只是此时的各点的半径是后边的圆上的点的半径变规来的，是保证了圆在原位变规旋转。如果顺矢标再转45°（一个等分角），则灰色杆的位置就转到甲图白杆的位置，而偏心点和圆周仍在固定的原位上，真正做到了“规动圆不动”。半径R3C、（R3）C所对弧长要短于半径R1C、（R1）C所对弧长。这与“偏心圆半径走向图”上是一致的。这样的结构也可以说是平面（二维）魔方结构。这里证明了一点，“方圆定点”法的半径构成动作与圆的形状无关，那种认为等规的圆周只能出正心圆的结论是错误的。
从“方圆定点”图上可以看清方圆图中垂直交叉点所起的作用（功能）确切的象“中心轴”，只是没有“中心轴”杠杆交叉点不好控制（操作性差），有了中心轴只要移动“中心轴”就可以在“变速线”上任意移动定点与作用点（齿环啮合点）构成“作用半径”，但是这二根杠杆要推动垂直的方边，在结构上要进行技术处理，才能使这主动的“中心轴”[主动轴]完全可以控制“作用半径”和半径的“变规”。这是“规、矩”构成的“方、圆”，这是机械物理学也是零部件之间的功能关系。实现了以“矩”控“规”以“规”制“圆”（旋转）的平面直角坐标型齿轮无级变速和齿轮差速的技术构成。这就决定了齿环内腔必须是“正方形”，所以“齿环”的内腔正方形配合中心轴上的直角坐标型部件才是完整的直角坐标式的功能构件，也就是一只组合完整的“无级变速传动齿轮”或“差速齿轮”（应用变速线二边的作用点）。现在来设计这个直角坐标型部件：
突破偏心圆旋转的技术盲区由于杠杆的交叉点是“中心轴[主动轴]”的定位点，所以在中心轴中间段上（装在方腔的部位）因力学需要加粗（也可以做成方形），在这部分轴的轴向垂直面向上开二个垂直交叉相邻（不连通）的长方形其二端为半圆形的孔，叫做“辐杆通孔”、中心轴的这部分叫“穿辐轴”，将二根断面为长方形二端为半圆形的杠杆串在“辐杆通孔”里，要其非常灵活的滑动。这二根杠杆的名称叫“辐杆”（直径杠杆式轮辐）。完整的“辐杆”应在它二端各装一个梯形侧面形状的“辐杆头”（杠杆的技术外理），辐杆头的外侧面二端各装一个无轴的“滚轮”（滚珠）。这就是中心轴中段部位直角坐标型组合部件其名称为：“万心规迹轴总成”，这个名称是根据“方圆图”部分分析出来的。“辐杆”加“辐杆头”再加“滚轮”的总长等于“齿环”内方腔的边长、“辐杆头”外向面的长度约是方边长的三分之一。请看图6：“万心规迹轴总成”
五、无级变速传动齿轮：
请看图7：无级变速传动齿轮总图：（图中“中心轴”在“变速线”偏C位置、穿辐轴是方形）
突破偏心圆旋转的技术盲区图上显示本变速齿轮的构造基本上是三个部件组成：首先是“齿环”其构成是由周边各齿和正方形的内腔，其方边为槽形称为“平行槽”；二是齿环周边成等边三角点布置三个“定位自由齿轮”（所谓自由是除了限定齿环不能二维移位外，没有任何其它功能，更不能给齿环定心）限定“齿环”定位位置（啮合从动齿轮的位置）不移动（圆不动）；三是“中心轴[主动轴]”中间段的“万心规迹轴总成”是装在“齿环”正方形内腔里，“辐杆头”带着“滚轮”就顶装在“平行槽”里，“万心规迹轴”在这里同时起到推动方边的键的作用。“万心规迹轴”这个“矩”（直角）控“规”的直角坐标型部件，在“穿辐轴”上与“齿环”正方形内腔配合能实现三个功能：一是“中心轴[主动轴]”可以在“变速线”上任意移动位置定点，以构成“作用半径”；二是碰巧“中心轴”在“齿环”正心位置（也是正方形对角线的交叉点）时执行“等规旋转”，这时的“辐杆”在“中心轴”二边伸出的长度是相等的，好象是有四根轮辐的正心齿轮，所以“辐杆”在“辐杆通孔”里不会滑动；三是“中心轴[主动轴]”在“变速线”上在偏心位置时执行“变规旋转”（规动），这时的“辐杆”在“中心轴”二边的长度就不相等，“中心轴”离正方形边角的间距大“辐杆”就长、间距小“辐杆”就短，“中心轴”旋转用“辐杆（头）”推动正方形边（齿环）旋转时，因正方形的方向变化使得正方形边角与“中心轴”间距大小的变化，引成了可以在“辐杆通孔”里的“辐杆”的滑动（这就是这个偏心齿轮旋转卡不死的门道）。至于“中心轴”限定在“变速线”上，是将“中心轴”的“轴套”按装在“线向移动滑动架”上。这样的组合齿轮与传统的主动齿轮是完全相似的，齿周边是“齿环”、轮辐是“辐杆”（可以滑动）轮毂是“穿辐轴”、轮轴就是“中心轴”。
这个“无级变速传动齿轮”的旋转有二个特点：首先是“中心轴[主动轴]”与“齿环”是等同角位（同一圆心角）下被推动旋转的。因为“万心规迹轴”在构造上是与“齿环”的内腔正方形组合在一起的一个“方圆定点”（直角坐标型）的结构有其统一性，这时的“齿环”是与“万心规迹轴”技术构成的结构组成，零部件之间的功能是相互制约的，齿环与方腔是一体的，这样的技术构成不可能在旋转中使齿环产生另一个旋转中心，所以它是一个组合成整体的齿轮，是以“矩”控制的“规”在推动方边使整个变速齿轮旋转。
其二是“中心轴[主动轴]”上的“万心规迹轴”的变规功能，其万心是在“变速线”上有中心轴千万个定心点；其规迹是除正心点以外的任何偏心点上中心轴在旋转时在齿环内方形腔内所形成的“规迹”，其“规迹”是中心轴偏心量的齿环正心圈（也就是在正方形腔内旋转中心这个直角坐标值的齿环正心圈，中心轴在变速线上的每一个偏心点的直角坐标值都不同）。三个轮齿定位后按一般的偏心轮在中心轴和齿环进行等同角位旋转时，因固定的长短半径不同是会卡死而不能转动的。但是有了“万心规迹轴总成”以后，就不同了，因为变速齿轮的中心轴在变速线上任意偏心（在齿环内方腔里同样偏心），使得方形腔在旋转中与中心轴的直角坐标方位关系不断变化，也就是在二个半径中当大半径一边的内方腔边角向小半径方向变规旋转时，与中心轴的间距会缩小，而小半径一边的内方腔边角也正在向大半径方向旋转，使得与中心轴的间距扩大。这个时候大半径方向的边槽向小半径方向使间距缩小，产生了“中心轴[主动轴]”联动“万心规迹轴”上的“辐杆”被大半径方腔边所顶推，辐杆在辐杆通孔里向逐渐扩大的半径方向滑动（这是“辐杆”这根杠杆中间支点的任意性功能）。相对的讲辐杆在平行槽的垂直方向里并没有动（辐杆是两头顶装在平行槽里的），而是中心轴的“穿辐轴”相对于内方腔的位置在变动，实际上是“辐杆通孔”在“辐杆”上滑动移位，是保持中心轴偏心位置。这是变速齿轮“中心轴[主动轴]”偏心旋转变规时要在联动辐杆推动齿环旋转时，必须保证偏心定位而调整“辐杆”在“中心轴[主动轴]”两边的长度而同时产生的动作（这个动作是万心规迹轴构造上自动调整的动作）。而同时因串在穿辐轴“辐杆通孔”里的二根辐杆是相互垂直的，所以当一根辐杆在调整其在穿辐轴二边长度的时候，另一根垂直的辐杆被辐杆通孔带动也在杆向平行移动，也就是偏心旋转中的内方腔二平行的边槽也就在辐杆推动它旋转时，垂直的另外相对的二边平行边槽也在另一根二端的辐杆头上的滚轮上滑动以适应与中心轴的直角坐标的方位关系。这就是“万心规迹轴”的变规功能，实现了“齿环”周边各齿在偏心旋转中半径变化的“变规旋转”，这就是偏心圆旋转中的“规动圆不动”，这时三个定位自由齿轮在定位的位置上所对的各齿的线速度，是各不相等的。只有当“中心轴[主动轴]”在正心位置时，变速齿轮就是一个有四根轮辐的正心齿轮，辐杆既不抽动也不需滑动，齿轮是“等规旋转”（见图8中的F图）是“规不动圆不动”，三个定位齿轮所对各齿的线速度是相等的。中心轴[主动轴]在偏心时与齿环等同角位（同一圆心角）旋转中，在任意的二个不等半径中进行循环变规，保证了啮合点设定的“作用半径”的线速度。在循环变规时，当变速齿轮的一个齿，从非啮合点半径开始变规到啮合点推动从动齿轮时，下一个即将变规到位的齿立即跟上来了，其它齿就顺序跟上。这些跟到啮合点的每一个齿的“线速度”都是在“作用半径”的条件下控制的。过了啮合点的齿又变规回到“非作用半径”，这是任意设定“作用半径”以后齿轮的偏心旋转是循环变规的，变速速度只体现在与从动齿轮的啮合点上。
以上是在“变规旋转”的基础理论上推导出的基础技术所构思出来的一个基本结构，这并不是什么高精技术，而是人类的一个“技术盲区”。在试制过程中还必须解决：1、变速操纵机构（选用零部件）；2、动力传动齿轮组（配合中心轴移位）；3、辐杆头滚轮的结构（消除惯性和增加着力点的面积）。
再看、图解图8：“无级变速传动齿轮”旋转示意图。
图中：A至E五个连续动作示意图中，条件设定：变速齿轮已周边点式定位，
突破偏心圆旋转的技术盲区
能转动不能移位，具备“等规旋转”和“变规旋转”条件：中心轴[主动轴]在变速线上任意偏心至C变速操纵机构给于定点，中心轴上的“万心关规迹轴”带动辐杆推动齿环旋转过程，是在作CR1至CR的变规旋转，至啮合点R正好是任意设定的“作用半径”。A图至至B图向右转了45°角，图中白杆白头对X边、白杆花头对Z边、灰杆灰头对Y边，灰杆花头对W边，可以看出中心轴连动辐杆推动齿环旋转从A图转到B图，X边向R1转动而与C轴的间距在缩小，X边就推压白色辐杆通过辐杆通孔在Z边间加大，Z边与C轴间距扩大（变规），同时白色辐杆两端的辐杆头在X、Z边上的位置向Y边滑动，平行的逐渐调整与Y边的间隔：另一根垂直的灰色辐杆因Y边向R1转动而与X边的间隔缩小，Y边就推压灰杆通过辐杆通孔在W边间加大，W边与C轴的间隔在逐渐增大，同时灰杆两端的辐杆头、在W、Y边的中间位置平行向X边靠近，平行的增宽与Z边的间隔；至C图时转了90°角，这时灰杆与白杆换了1/4（圆角）的位置，径D图至E图灰杆与白杆换了1/2（圆角）180°角的位置，其花头所在位置正好与A图倒置，灰杆花头从CR1短半径变规至CR长半径，也就是“作用半径”。再转180°就恢复到A图状，这就是变速齿轮旋转一圈的变规情况。这是在变速齿轮周边点式定位和中心轴在C点（设定半径）定点的条件下，由万心规迹轴的功能所创造的，使变速齿轮完成从CR1变规到CR的功能，最明显的可以看到灰杆花头边（W）的 “辐杆”与“中心轴”的间隔，在旋转中是在加大的，转了180°就成为“作用半径”，这就是“变规旋转”。辐杆通孔中的抽动量和辐杆头在平行槽上的滑动量与中心轴的偏心量是一致的，齿轮转一圈辐杆在辐杆通孔里来回抽动和在平行槽里往复滑动均为一次，而在齿环内腔的万心规迹轴的“规迹”是偏心量（AC）的齿环正心圈。在这里可以将“辐杆”在中心轴二边的长度的变化看成是半径在旋转中的“变规”。F图是等规旋转的变速齿轮，辐杆在中心轴两边长度相等，旋转时没有变规现象，而在实际运行中正心现象是很少有的只有当“作用半径”正好碰巧是正心半径时才会出现。这就是以“矩”控“规”、以“规”制“圆”（旋转）的无级变速功能。
六、主动差速齿轮组合：
当需要同时应用“变速齿轮”的“变速线”二端的“啮合点”时，也就是需要“中心轴”在“变速线”上任意定心在旋转中所出现的“变速线”二端过齿的“线速度”时，“变速齿轮”就成为一只《差速齿轮》。其结构是非常简单的，只需在“差速齿轮”的“变速线”二端的“啮合点”上，各加一个“传动齿轮”，其中心轴就是输出轴。为了使“差速齿轮”定位安装，只需在变速线垂直平分线上下的齿环齿上各加一个“定位自由齿轮”即可，这就是“主动差速齿轮组合”。（见图9）
其所以称为“主动差速”，是因为在汽车的轮轴上为了在弯道上行驶时使车轮能适应内（轮）外（轮）圈不同路长而设的“差速机”，这是为了适应路况的被动行为，是为“被动差速”。
本方案是为了革新“履带式”机动车的转向机构而发明的，应该说现行的左右开弓离合式转向的杆式操作是没有办法的办法。而本方案是有了办法（主动轮二个啮合点的速差）的办法，是主动的实现内、外履带的行进（转弯）速度之差来配合弯道履迹的内、外弧（圈）长的不同，这是对履带式机动转向机构上的一个创新式 突破偏心圆旋转的技术盲区的新发明，这也是一项“中国首创”！与“无级变速传动齿轮”配合，可以简化驾车程序80%。
七、本文后记：
本文是第四次改稿，其中肯定了偏心变规旋转的理论概念和在“没有规矩成不了方圆”物理概念的启发下解决了变速过程中的半径控制问题，这都是突破了人类“技术盲区”的原始起点，不是高、精、尖技术。以“无级变速传动齿轮”的题目申请了二次专利，第一次在1997年，那次专利局的审查结论是：“没有实用价值”，实际上是希里糊涂说不出一个所以然。但我自己却查出了是犯了一个根本性的错误：这是由于对偏心圆旋转时其圆周上产生的线速度没有认识的很清楚，以致在“齿环”周边齿带靠里（向心）一些的圆周上设一“环形轴”、用“轴套”安装定位，这实际上是将齿环正心化了，将偏心变规旋转所产生的线速度全部构消掉（审查员是看不到的）。所以才改成在“齿环”周边以等边三角点设三个“定位齿轮”安装定位，三个定位齿轮相互之间没有连系自己又不会转，而各自只需应对齿环过齿的各种线速度，可以适应等规、变规的线速度。
这才在2007年第二次申请专利。但是在实审过程中，我同样也在对自己的发明进行着审查，越是审查越感到我的发明是在新的概念下突破了汽车产生一百多年来没有解决的齿轮传动的“无级变速”的世界难题。这里是解决了二个难题，一是发现了偏心圆的“规动圆不动的变规旋转”，从理论上确定了齿轮无级变速的模式；二是在齿轮结构上根据我们祖先在方、圆关系上的独到见解，在解决圆的半径控制上是以“矩”控“规”、以“规”制“圆”的结构功能关系，从而发明了与齿环正方形内腔配合的直角坐标型的“万心规迹轴”部件，全面解决了中心轴在变速时在“变速线”上移动定点构成“作用半径”、可以推动齿环旋转、在偏心时执行“变规旋转”和正心时执行“等规旋转”的四个技术功能。真正的突破了世界上实现齿轮“无级变速”的难题。
但是国家知识产权局的高级技术专家们却不能理解这样的新概念，在实质审查中竟然提出了像我这个人“不懂得领域（机械技术专业领域吧）内技术，不要搞什么发明，还是终止申请的好。”在我不放弃申请下勉强的继续审查下去，结果是否定的，最后进行复审中，还进行了一次“口审”（在福州）结果也是否定的。那么他们提出的技术性的否定理由是什么呢？首先不承认偏心圆变规旋转的新概念（不是理解的问题而是权威性的表态：不存在），接着不认定“万心规迹轴”这个中心部件的存在，所以无级变速的这个齿轮也就不能成立。请看：“实审员”认为“齿环”周边等边三角点设三个定位齿轮，是给齿环定正心，所以齿环不可能出现各齿在偏心状态下旋转的不同线速度。这个理由是将“齿环”机械结构实体的周边三个“齿轮”定位、等同于平面几何圆周上有三个点求正心的理论概念，他将定位齿轮等同于几何圆上的点（不是圆），将内腔为正方形的齿环等同于几何上没有圆心的圆（平面）。这能说是正确的吗？但这是国家知识产权局的权威定论。那么在复审后的否定理由是什么呢？首先“复审委员会”也不承认变规旋转新概念，所以他们也不承认“万心规迹轴”的功能中有“变规旋转”的功能，也就是不承认这个部件结构的合理性，他们第一个理由是：将有方形内腔的“齿环”等同于平面几何的没有心的圆，认为它们要旋转只能是正心旋转，忘记了无心的圆在平面几何里没有旋转的概念，同时还问不对题的引用了一条定理：“角速度与半径的乘积等于线速度”来证明齿环旋转时的“正心”性（即等规）。对于他们的所谓具备“领域内技术”很难说，对本发明的机械结构的相互之间关系，特别是主、从动之间零部件的功能，只要是有领域内技术的人员都是可以判定的，却竟然会问变速齿轮怎么能出现不同的线速度？这对中央级的国家审查科学技术的“国家知识产权局”他们的高技术的顶尖级的权威专家们，这样不负责的低水平的错误结论竟然还请申请人可去“北京第一中级人民法院”起诉（我在2013年10月16日这个允许限定时间内起诉了，但至今没有收到“受理通知”，也可能是法院与知识产权局商议认为这是一个没有价值的官司不必理睬）。国家知识产权局那些知识精英的行为在我国是带有一定的代表性，对于新概念的出现能不能客观的研究接受，特别是对草民群体的创造性的支持，不但是个行为态度问题，也一个接受和更新科学技术进取的态度问题。本文所展示的二个齿轮的“变规旋转”，其项目是原始的，是一项基本技术，其结构又很简单，但却是解决了世界一百多年来所理想的齿轮传动无级变速技术和齿轮差速技术，是突破了人类的一个“技术盲区”。为了使人们更能理解这项新概念所产生的新技术，才重新改写本文。
79岁张震（2014）
附件：变规旋转的模式光盘（变规模）
说明：光盘上的图形是：在齿环正方形内腔里，中心轴定位在“变速线”（R1R）上，辐杆（绿色）的辐杆头顶装在方边上，中心轴在旋转中通过“万心规迹轴”的“辐杆”推动“齿环”旋转。在旋转中可以看出，“万心规迹轴”其位置在“变速线”上任意定点时，除了正心点（变速线正中）的“等规旋转”以外，都是“变规旋转”（将辐杆在中心轴二边的长度在偏心旋转中的变化，看成是半径的“变规”，就更易理解了），其变规的规量（作用半径）大小与在正心点两边的偏心量大小各成正（反）比。请看辐杆在轴与方边间的长度变化，这就是“变规”！

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