本發(fā)明涉及一種改進的高效純機械式換向機構，特別是實現由往復擺動或非固定方向旋轉向某一固定旋轉方向轉換的高效轉換裝置及安全維護方法。

背景技術：

近年來可再生能源的開發(fā)與應用得到了廣泛的關注，也取得了長足的發(fā)展。然而由于風能、潮汐能、波浪能等可再生能源，不論是流動的方向還是動能的大小，都具有較大的隨機性。因此在其開發(fā)利用的過程中除了要考慮穩(wěn)定輸出，還要考慮穩(wěn)定換向。

目前最常用的動力運動方式為繞軸旋轉，所以需要一種實現由往復擺動或非固定方向旋轉向某一固定旋轉方向轉換的換向機構。如自動機械式手表中有上條換向機構，但只提到換向小介輪60a、60b與換向大介輪40a、40b單向棘輪嚙合，并未給出棘輪的具體配合形式，而且在雙向轉換嚙合時消除對反方向傳動軸的影響方面缺少考慮；另，如雙向超越離合器換向控制機構改進設計了應用于機械傳動中的單向動力輸出和逆止輸出的雙向超越離合器換向控制機構，解決了非停機狀態(tài)的換向問題，然而換向過程仍需要人為操縱換向桿。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種實現往復擺動和隨機雙向旋轉向某一固定方向旋轉的自動和高效轉換的改進的高效純機械式換向機構。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現：一種改進高效純機械式換向機構，包括兩個自由擺陀、兩組自動雙向換向調節(jié)機構、一組過渡傳動輪組、一組主軸傳動輪組、一個能源轉換結構，第一自由擺陀同軸連接有第一自動雙向換向調節(jié)機構，第一自動雙向換向調節(jié)機構與過渡傳動輪組嚙合連接，過渡傳動輪組與主軸傳動輪組嚙合連接，主軸傳動輪組與第二自動雙向換向調節(jié)機構嚙合連接，主軸傳動輪組同軸連接有能源轉換結構，第二自動雙向換向調節(jié)機構同軸連接有第二自由擺陀，第一自由擺陀與第二自由擺陀繞轉軸桿相互垂直。

本發(fā)明的進一步改進在于：第一自動雙向換向調節(jié)機構包括兩個換向方向相反的棘輪換向結構，且其中的第一自由擺陀與第一軸桿、第一棘輪換向結構和第二棘輪換向結構的內輪與第一軸桿之間采用軸向定位以防止產生相對轉動，而第一棘輪換向結構和第二棘輪換向結構的外輪則繞第一軸桿沿相反方向旋轉；其中的第二自由擺陀與第四軸桿、第三棘輪換向結構和第四棘輪換向結構的內輪與第四軸桿之間采用軸向定位以防止產生相對轉動，第三棘輪換向結構和第四棘輪換向結構的換向外輪則繞第四軸桿沿相反方向旋轉。

本發(fā)明的進一步改進在于：過渡傳動輪組包含過渡傳動輪組的上傳動輪和過渡傳動輪組的下傳動輪兩個傳動齒輪，過渡傳動輪組的上傳動輪與過渡傳動輪組的下傳動輪之間的軸向間距與第一棘輪換向結構和第二棘輪換向結構之間的軸向間距一致，且過渡傳動輪組的上傳動輪與過渡傳動輪組的下傳動輪與第二軸桿之間采用軸向定位以保持相同的角速度旋轉。

本發(fā)明的進一步改進在于：主軸傳動輪組和第三軸桿、能源轉換結構的內轉子和第三軸桿之間采用軸向定位，主軸傳動輪組通過第三軸桿帶動能源轉換結構的內轉子以保持同步轉動。

本發(fā)明的進一步改進在于：過渡傳動輪組可以沿第二軸桿的軸心線方向移動以切出過渡傳動，使第一棘輪換向結構的扭矩無法傳遞到主軸傳動輪組。

本發(fā)明的進一步改進在于：過渡傳動輪組的上傳動輪、過渡傳動輪組的下傳動輪、第一棘輪換向結構和第二棘輪換向結構的半徑滿足以下條件：

。

本發(fā)明的進一步改進在于：主軸傳動輪組包含主軸傳動輪組的錐形輪和主軸傳動輪組的圓柱輪，主軸傳動輪組的錐形輪和主軸傳動輪組的圓柱輪之間的軸向間距大于或者小于過渡傳動輪組的上傳動輪與過渡傳動輪組的下傳動輪之間的軸向間距，且主軸傳動輪組的錐形輪和主軸傳動輪組的圓柱輪與第二軸桿之間采用軸向定位以保持相同的角速度旋轉。

本發(fā)明的進一步改進在于：第四棘輪換向結構、第四棘輪換向結構和主軸傳動輪組的錐形輪之間采用錐形齒輪的傳動方式。

本發(fā)明與現有技術相比具有以下優(yōu)點：本發(fā)明采用純機械式結構設計，解決了現有新能源發(fā)電系統換向結構只能利用單向動能及機械應用中超離合換向結構復雜和部件間配合間隙大的問題，具有結構簡單，能量轉化率高，性能可靠的特點。

本發(fā)明采用兩組繞轉軸桿相互垂直的自由擺陀，且結合自動雙向換向調節(jié)機構，可以最大限度地將自然界的流體動能轉化為固定旋轉方向的旋轉動能，從而方便后續(xù)的進一步轉化和利用，該種結構提高了能源轉化效率。

本發(fā)明采用一組過渡傳動輪組，簡化了過渡傳動環(huán)節(jié)，進一步提高了傳動效率，同時也提高了穩(wěn)定性。

附圖說明：

圖1 為本發(fā)明的主體結構示意圖；

圖2 為第一棘輪換向結構的結構示意圖；

圖3 為第三棘輪換向結構的結構示意圖；

圖4為過渡傳動輪組的結構示意圖；

圖5 為主軸傳動輪組的結構示意圖；

圖6 有中間過渡環(huán)節(jié)的換向傳動的俯視示意圖；

圖7 直接換向傳動的俯視示意圖；

圖中：1:第一自由擺陀，2:第一棘輪換向結構，2-1:第一棘輪換向結構的棘爪，2-2:第一棘輪換向結構的外輪，2-3:第一棘輪換向結構的內輪，2-4:第一棘輪換向結構的彈性部件，3:第三棘輪換向結構，3-1:第三棘輪換向結構的棘爪，3-2:第三棘輪換向結構的外輪，3-3:第三棘輪換向結構的內輪，3-4:第三棘輪換向結構的彈性部件，4: 第二棘輪換向結構，5:第一軸桿，6: 主軸傳動輪組，6-1: 主軸傳動輪組的錐形輪，6-2: 主軸傳動輪組的圓柱輪，7:能源轉換結構，8:第二軸桿，9:第三軸桿，10:第二自由擺陀，11:第四軸桿，12:第四棘輪換向結構，13:過渡傳動輪組，13-1:過渡傳動輪組的上傳動輪,13-2:過渡傳動輪組的下傳動輪。

由于視角問題，需要特別說明的是：圖6所示的第一棘輪換向結構不直接與主軸傳動輪組嚙合，而是與過渡傳動輪組的上傳動輪直接嚙合，并同軸等角度地通過過渡傳動輪組的下傳動輪與主軸傳動輪組嚙合；與第一棘輪換向結構成對的第二棘輪換向結構直接與主軸傳動輪組的圓柱輪嚙合。

具體實施方式：

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。在本發(fā)明的一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，說明中省略了與本發(fā)明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1示出了本發(fā)明改進的高效純機械式換向機構的一種實施方式，所述機構包括兩個自由擺陀、兩組自動雙向換向調節(jié)機構、一組過渡傳動輪組13、一組主軸傳動輪組6、一個能源轉換結構7，第一自由擺陀1同軸連接有第一自動雙向換向調節(jié)機構，第一自動雙向換向調節(jié)機構與過渡傳動輪組13嚙合連接，過渡傳動輪組13與主軸傳動輪組6嚙合連接，主軸傳動輪組6與第二自動雙向換向調節(jié)機構嚙合連接，主軸傳動輪組6同軸連接有能源轉換結構，第二自動雙向換向調節(jié)機構同軸連接有第二自由擺陀10，第一自由擺陀1與第二自由擺陀10繞轉軸桿相互垂直。

以下結合附圖簡要說明兩組棘輪換向結構的工作原理：

如圖2所示，當第一軸桿5在第一自由擺陀1帶動下沿順時針擺動或旋轉時，進而帶動第一棘輪換向結構的內輪2-3做同步等角速度的順時針擺動或旋轉，由于第一棘輪換向結構的外輪2-2與過渡傳動輪組13通過齒輪嚙合而存在阻力矩，而第一棘輪換向結構的棘爪2-1與第一棘輪換向結構的外輪2-2內齒槽間的摩擦力很小，故第一棘輪換向結構的棘爪2-1在第一棘輪換向結構的彈性部件2-4作用下沿第一棘輪換向結構的外輪2-2內齒槽的斜弧面滑動，而第一棘輪換向結構的外輪2-2本身不動，即第一棘輪換向結構2處于非換向狀態(tài)。當第一軸桿5在第一自由擺陀1帶動下沿逆時針擺動或旋轉時，進而帶動第一棘輪換向結構的內輪2-3做同步等角速度的逆時針擺動或旋轉，第一棘輪換向結構的棘爪2-1的端面與第一棘輪換向結構的外輪2-2內齒槽的平面相配合而驅動第一棘輪換向結構的外輪2-2做逆時針擺動或旋轉，即第一棘輪換向結構2處于換向狀態(tài)。第二棘輪換向結構4與第一棘輪換向結構2結構類似，只是處于換向狀態(tài)的旋轉方向相反。

如圖3所示，當第四軸桿11在第二自由擺陀10帶動下沿順時針擺動或旋轉時，進而帶動第三棘輪換向結構的內輪3-3做同步等角速度的順時針擺動或旋轉，第三棘輪換向結構的棘爪3-1的端面與第三棘輪換向結構的外輪3-2內齒槽的平面相配合而驅動第三棘輪換向結構的外輪3-2做順時針擺動或旋轉，即第三棘輪換向結構3處于換向狀態(tài)。當第四軸桿11在第二自由擺陀10帶動下沿逆時針擺動或旋轉時，進而帶動第三棘輪換向結構的內輪3-3做同步等角速度的逆時針擺動或旋轉，由于第三棘輪換向結構的外輪3-2與主軸傳動輪組的錐形輪6-1嚙合而存在阻力矩，第三棘輪換向結構的棘爪3-1與第三棘輪換向結構的外輪3-2內齒槽間的摩擦力很小，故第三棘輪換向結構的棘爪3-1在第三棘輪換向結構的彈性部件3-4作用下沿第三棘輪換向結構的外輪3-2內齒槽的斜弧面滑動，而第三棘輪換向結構的外輪3-2本身不動，即第三棘輪換向結構3處于非換向狀態(tài)。第四棘輪換向結構12與第三棘輪換向結構3結構類似，只是處于換向狀態(tài)的旋轉方向相反。

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明：

實施例一：兩組自由擺陀均為往復擺動

如圖1、圖6和圖7所示，本發(fā)明的一種改進的高效純機械式換向機構，新能源流體運動帶動第一自由擺陀1和第二自由擺陀10產生往復擺動。成對的第一棘輪換向結構2和第二棘輪換向結構3交替處于換向狀態(tài)，以圖6所示標定俯視角度說明，若起始時刻第一自由擺陀1沿逆時針方向擺動，第一棘輪換向結構2處于換向狀態(tài)而繞第一軸桿5逆時針轉過一定角度，并驅動過渡傳動輪組的上傳動輪13-1繞第二軸桿8順時針轉過一定角度；因為過渡傳動輪組的下傳動輪13-2、過渡傳動輪組的上傳動輪13-1和第二軸桿8采用軸向定位，故過渡傳動輪組的下傳動輪13-2隨過渡傳動輪組的上傳動輪13-1同步等角度順時針轉過一定角度，從而驅動主軸傳動輪組的圓柱輪6-2逆時針轉過一定角度；此時第二棘輪換向結構4處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。而此時第二自由擺陀10的擺動有以下兩種情況：

第二自由擺陀10的擺動是帶動第三棘輪換向結構3處于換向狀態(tài)，則第三棘輪換向結構3通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針轉過一定角度。因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第四棘輪換向結構12處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動；

第二自由擺陀10的擺動是帶動第四棘輪換向結構12處于換向狀態(tài)，第四棘輪換向結構12通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針轉動，因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第三棘輪換向結構3處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。

下一時刻第一自由擺陀1沿順時針方向擺動，第二棘輪換向結構4處于換向狀態(tài)而繞第一軸桿5順時針轉過一定角度，并帶動主軸傳動輪組的圓柱輪6-2逆時針轉過一定角度；此時第一棘輪換向結構2處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。而此時第二自由擺陀10的擺動有以下兩種情況：

第二自由擺陀10的擺動是帶動第三棘輪換向結構3處于換向狀態(tài)，則第三棘輪換向結構3通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針轉過一定角度。因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第四棘輪換向結構12處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動；

第二自由擺陀10的擺動是帶動第四棘輪換向結構12處于換向狀態(tài)，第四棘輪換向結構12通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針轉過一定角度，因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第三棘輪換向結構3處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。

如此往復循環(huán)。主軸傳動輪組6的逆時針轉動通過第三軸桿9帶動能源轉換結構7的內軸逆時針轉動，能源轉換結構7可以是發(fā)電機也可以是儲能結構。這里因為兩組自由擺陀一般做等幅、等角速度的擺動，通過合理的配合設計，最終驅動主軸傳動輪組6的兩組驅動輪也是等角速度和等角速度的合力驅動。這里如果兩組自動雙向換向調節(jié)機構的四個棘輪換向結構中處于換向狀態(tài)的兩個棘輪換向結構，有一個棘輪換向結構在某時刻使主軸傳動輪組6的旋轉角速度更快，則四個棘輪換向結構的另外三個棘輪換向結構均處于非換向狀態(tài)。

實施例二：兩組自由擺陀均為整周旋轉

如圖1、圖6和圖7所示，本發(fā)明的一種改進的高效純機械式換向機構，新能源流體運動帶動第一自由擺陀1和第二自由擺陀10產生整周旋轉。成對的第一棘輪換向結構2和第二棘輪換向結構4僅有一個處于換向狀態(tài)，以圖6所示俯視角度說明，若第一自由擺陀1沿逆時針方向旋轉，第一棘輪換向結構2處于換向狀態(tài)而繞第一軸桿5逆時針旋轉，并驅動過渡傳動輪組的上傳動輪13-1繞第二軸桿8順時針旋轉；因為過渡傳動輪組的下傳動輪13-2、過渡傳動輪組的上傳動輪13-1和第二軸桿8采用軸向定位，故過渡傳動輪組的下傳動輪13-2隨過渡傳動輪組的上傳動輪13-1同步等角度順時針旋轉，從而驅動主軸傳動輪組的圓柱輪6-2逆時針旋轉；此時第二棘輪換向結構4處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。而此時第二自由擺陀10的整周旋轉有以下兩種情況：

第二自由擺陀10的整周旋轉是帶動第三棘輪換向結構3處于換向狀態(tài)，則第三棘輪換向結構3通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針旋轉。因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第四棘輪換向結構12處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動；

第二自由擺陀10的整周旋轉是帶動第四棘輪換向結構12處于換向狀態(tài)，第四棘輪換向結構12通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針旋轉，因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第三棘輪換向結構3處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。

若第一自由擺陀1沿順時針方向旋轉，第二棘輪換向結構4處于換向狀態(tài)而繞第一軸桿5順時針旋轉，并帶動主軸傳動輪組的圓柱輪6-2逆時針旋轉；此時第一棘輪換向結構2處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。而此時第二自由擺陀10的整周旋轉有以下兩種情況：

第二自由擺陀10的整周旋轉是帶動棘輪換向結構3處于換向狀態(tài)，則第三棘輪換向結構3通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針旋轉。因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第四棘輪換向結構12處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動；

第二自由擺陀10的整周旋轉是帶動第四棘輪換向結構12處于換向狀態(tài)，第四棘輪換向結構12通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針旋轉，因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第三棘輪換向結構3處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。

主軸傳動輪組6的逆時針旋轉通過第三軸桿9帶動能源轉換結構7的內軸逆時針轉動，能源轉換結構7可以是發(fā)電機也可以是儲能結構。這里如果兩組自動雙向換向調節(jié)機構的四個棘輪換向結構中處于換向狀態(tài)的兩個棘輪換向結構，有一個棘輪換向結構在某時刻使主軸傳動輪組6的旋轉角速度更快，則四個棘輪換向結構的另外三個棘輪換向結構均處于非換向狀態(tài)。

實施例三：一組自由擺陀為整周旋轉、一組自由擺陀為往復擺動

第一自由擺陀1整周旋轉、第二自由擺陀10往復擺動情況。

如圖1、圖6和圖7所示，本發(fā)明的一種改進的高效純機械式換向機構，新能源流體運動帶動第一自由擺陀1產生整周旋轉。成對的第一棘輪換向結構2和第二棘輪換向結構4僅有一個處于換向狀態(tài)，以圖示標定俯視角度說明，若第一自由擺陀1沿逆時針方向旋轉，第一棘輪換向結構2處于換向狀態(tài)而繞第一軸桿5逆時針旋轉，并驅動過渡傳動輪組的上傳動輪13-1繞第二軸桿8順時針旋轉；因為過渡傳動輪組的下傳動輪13-2、過渡傳動輪組的上傳動輪13-1和第二軸桿8采用軸向定位，故過渡傳動輪組的下傳動輪13-2隨過渡傳動輪組的上傳動輪13-1同步等角度順時針旋轉，從而驅動主軸傳動輪組的圓柱輪6-2逆時針旋轉；此時第二棘輪換向結構4處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。而此時第二自由擺陀10的擺動有以下兩種情況：

第一自由擺陀10的擺動是帶動第三棘輪換向結構3處于換向狀態(tài)，則第三棘輪換向結構3通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針轉動。因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第四棘輪換向結構12處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動；

第二自由擺陀10的擺動是帶動第四棘輪換向結構12處于換向狀態(tài)，第四棘輪換向結構12通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針轉動，因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第三棘輪換向結構3處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。

若第一自由擺陀1沿順時針方向旋轉，第二棘輪換向結構4處于換向狀態(tài)而繞第一軸桿5順時針旋轉，并帶動主軸傳動輪組的圓柱輪6-2逆時針旋轉；此時第一棘輪換向結構2處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。而此時第二自由擺陀10的擺動有以下兩種情況：

第二自由擺陀10的擺動是帶動第三棘輪換向結構3處于換向狀態(tài)，則第三棘輪換向結構3通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針轉動。因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第四棘輪換向結構12處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動；

第二自由擺陀10的擺動是帶動第四棘輪換向結構12處于換向狀態(tài)，第四棘輪換向結構12通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針轉動，因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第三棘輪換向結構3處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。

主軸傳動輪組6的逆時針旋轉通過第三軸桿9帶動能源轉換結構7的內軸逆時針轉動，能源轉換結構7可以是發(fā)電機也可以是儲能結構。這里因為兩組自由擺陀一般做等幅、等角速度的擺動，通過合理的配合設計，最終驅動主軸傳動輪組6的兩組驅動輪也是等角速度和等角速度的合力驅動。這里如果兩組自動雙向換向調節(jié)機構的四個棘輪換向結構中處于換向狀態(tài)的兩個棘輪換向結構，有一個棘輪換向結構在某時刻使主軸傳動輪組6的旋轉角速度更快，則四個棘輪換向結構的另外三個棘輪換向結構均處于非換向狀態(tài)。

第一自由擺陀1往復擺動、第二自由擺陀10整周旋轉情況。

如圖1、圖6和圖7所示，本發(fā)明的一種改進的高效純機械式換向機構，新能源流體運動帶動第一自由擺陀1產生往復擺動。成對的第一棘輪換向結構2和第二棘輪換向結構4交替處于換向狀態(tài)，以圖示標定俯視角度說明，若起始時刻第一自由擺陀1沿逆時針方向擺動，第二棘輪換向結構2處于換向狀態(tài)而繞第二軸桿5逆時針轉過一定角度，并驅動過渡傳動輪組的上傳動輪13-1繞第二軸桿8順時針轉過一定角度；因為過渡傳動輪組的下傳動輪13-2、過渡傳動輪組的上傳動輪13-1和第二軸桿8采用軸向定位，故過渡傳動輪組的下傳動輪13-2隨過渡傳動輪組的上傳動輪13-1同步等角度順時針轉過一定角度，從而驅動主軸傳動輪組的圓柱輪6-2逆時針轉過一定角度；此時第二棘輪換向結構4處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。其內輪與外輪只是相對滑動。而此時第二自由擺陀10的整周旋轉有以下兩種情況：

第二自由擺陀10的整周旋轉是帶動第三棘輪換向結構3處于換向狀態(tài)，則第三棘輪換向結構3通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針轉過旋轉。因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第四棘輪換向結構12處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動；

第二自由擺陀10的整周旋轉是帶動第四棘輪換向結構12處于換向狀態(tài)，第四棘輪換向結構12通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針旋轉，因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第三棘輪換向結構3處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。

下一時刻第一自由擺陀1沿順時針方向擺動，第二棘輪換向結構4處于換向狀態(tài)而繞第一軸桿5順時針轉過一定角度，并帶動主軸傳動輪組的圓柱輪6-2逆時針轉過一定角度；此時第一棘輪換向結構2處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。而此時第二自由擺陀10的整周旋轉有以下兩種情況：

第二自由擺陀10的整周旋轉是帶動第三棘輪換向結構3處于換向狀態(tài)，則第三棘輪換向結構3通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針轉旋轉。因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第四棘輪換向結構12處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動；

第二自由擺陀10的整周旋轉是帶動第四棘輪換向結構12處于換向狀態(tài)，第四棘輪換向結構12通過錐形齒輪傳動驅動主軸傳動輪組的錐形輪6-1逆時針旋轉，因為主軸傳動輪組的錐形輪6-1和主軸傳動輪組的圓柱輪6-2是通過第三軸桿9采用軸向定位的，即兩組自由擺陀均是驅動主軸傳動輪組6做逆時針旋轉，故兩組自由擺陀是起的合力作用。此時第三棘輪換向結構3處于非換向狀態(tài)，其內輪與外輪只是相對滑動。

如此往復循環(huán)。主軸傳動輪組6的逆時針旋轉通過第三軸桿9帶動能源轉換結構7的內軸逆時針轉動，能源轉換結構7可以是發(fā)電機也可以是儲能結構。這里如果兩組自動雙向換向調節(jié)機構的四個棘輪換向結構中處于換向狀態(tài)的兩個棘輪換向結構，有一個棘輪換向結構在某時刻使主軸傳動輪組6的旋轉角速度更快，則四個棘輪換向結構的另外三個棘輪換向結構均處于非換向狀態(tài)。

最后應說明的是：雖然以上已經詳細說明了本發(fā)明及其優(yōu)點，但是應當理解在不超出由所附的權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設備、手段、方法和步驟的具體實施例。本領域內的普通技術人員從本發(fā)明的公開內容將容易理解，根據本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結果的、現有和將來要被開發(fā)的過程、設備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權利要求旨在在它們的范圍內包括這樣的過程、設備、手段、方法或者步驟。