仿古宋史舆服志指南车

技术领域

本发明属于物理学、车轮悖论和机械领域，涉及一种指南车，特别是一种仿古宋史舆服志指南车。

背景技术

通过《宋史·舆服志》：指南车，一曰司南车。赤质，两箱画青龙、白虎，四面画花鸟，重台，勾阑，镂拱，四角垂香囊。上有仙人，车虽转而手常南指。一辕，凤首，驾四马。驾士旧十八人，太宗雍熙四年[987]增为三十人。仁宗天圣五年[1027]，工部郎中燕肃始造指南车。肃上奏曰：“黄帝与蚩尤战于涿鹿之野，蚩尤起大雾，军士不知所向，帝遂作指南车。周成王时，越裳氏重译来献，使者惑失道，周公赐軿车以指南。其后，法俱亡。汉张衡、魏马钧继作之，属世乱离，其器不存。宋武帝平长安，尝为此车，而制不精。祖冲之亦复造之。后魏太武帝使郭善明造，弥年不就，命扶风马岳造，垂成而为善明鸩死，其法遂绝。唐元和[806—820]中，典作官金公立以其车及记里鼓上之，宪宗阅于麟德殿，以备法驾。历五代至国朝，不闻得其制者，今创意成之。其法：用独辕车，车箱外笼上有重构，立木仙人于上，引臂南指。用大小轮九，合齿一百二十。足轮二，高六尺，围一丈八尺。附足立子轮二，径二尺四寸，围七尺二寸，出齿各二十四，齿间相去三寸。辕端横木下立小轮二，其径三寸，铁轴贯之。左小平轮一，其径一尺二寸，出齿十二；右小平轮一，其径一尺二寸，出齿十二。中心大平轮一，其径四尺八寸，围一丈四尺四寸，出齿四十八，齿间相去三寸。中立贯心轴一，高八尺，径三寸。上刻木为仙人，其车行，木人指南。若折而东，推辕右旋，附右足子轮随轮顺转十二齿，系右小平轮一匝，触中心大平轮左旋四分之一，转十二齿，车东行，木人交而南指。若折而西，推辕左旋，附左足子轮随轮顺转十二齿，系左小平轮一匝，触中心大平轮右旋四分之一，转十二齿，车正西行，木人交而南指。若欲北行，或东，或西，转亦如之。”诏以其法下有司制之。《宋史·舆服志》：大观元年[1107]，内侍省吴德仁又献指南车、记里鼓车制，二车成，其年宗祀大体始用之。其指南车身一丈一尺一寸五分，阔九尺五寸，深一丈九寸，车轮直径五尺七寸，车辕一丈五寸。车箱上下为两层，中设屏风，上安仙人一，执杖，左右龟鹤各一，童子四各执缨立四角，上设关戾。卧轮一十三，各径一尺八寸五分，围五尺五寸五分，出齿三十二，齿间相去一寸八分。中心轮轴随屏风贯下，下有轮一十三，中至大平轮。其轮径三尺八寸，围一丈一尺四寸，出齿一百，齿间相去一寸二分五厘，通上左右起落。二小平轮，各有铁坠子一，皆径一尺一寸，围三尺三寸，出齿一十七，齿间相去一寸九分。又左右附轮各一，径一尺五寸五分，围四尺六寸五分，出齿二十四，齿间相去二寸一分。左右叠轮各二，下轮各径二尺一寸，围六尺三寸，出齿三十二，齿间相去二寸一分；上轮各径一尺二寸，围三尺六寸，出齿三十二，齿间相去一寸一分。左右车脚上各立轮一，径二尺二寸，围六尺六寸，出齿三十二，齿间相去二寸二分五厘。左右后辕各小轮一，无齿，系竹䉡并索在左右轴上，遇右转使右辕小轮触落右轮，若左转使左辕小轮触落左轮，行则仙童交而指南。车驾赤马二，铜面，插羽，鞶缨，攀胸铃拂，绯绢屉，锦包尾。中的相关文献记载，结合棘轮机构、车轮悖论、齿轮离合机构和圆周率主要原理所创造的一种仿古宋史舆服志指南车。

发明内容

本发明主要解决的的技术问题是提供一种仿古宋史舆服志指南车，其结构符合历史文献记载，科学合理。

本发明主要的技术方案是。

一种仿古宋史舆服志指南车，其特征在于：所述燕肃指南车是由左右的足轮1、左右的附足立子轮2、左右的立小棘轮3、左右的小平轮4和中心的大平轮5所组成，用大小轮九；所述吴德仁指南车是由上层上卧轮的主动轮7、左右上卧轮的被动轮8、左右上卧轮的从动轮9、左右下卧轮的主动轮10、左右下卧轮的被动轮11、左右下卧轮的从动轮12和下层中心的大平轮13、左右的离合小平轮14、左右的附轮15、左右叠轮的下轮16、左右叠轮的上轮17、左右车脚的立轮18、左右后辕的小定滑轮所组成，上层卧轮一十三，下层轮一十三不包含左右的车轮19。

上述的仿古宋史舆服志指南车，所述燕肃指南车的传动结构从俯视的角度来看，所述左右的足轮1、左右的附足立子轮2、左右的立小棘轮3、左右的小平轮4和中心的大平轮5处在同一条中心轴线上，所述左右的立小棘轮3与左右的足轮1通过铁轴6贯之，当左右的立小棘轮3旋转至最高点时，立小棘轮的最高处位于辕端横木的下方，所述辕端位于车内中心轴线的中心点处。

上述的仿古宋史舆服志指南车，所述吴德仁指南车的传动结构从俯视的角度来看，所述上层上卧轮的主动轮7、左右上卧轮的被动轮8、左右上卧轮的从动轮9、左右下卧轮的主动轮10与左右下卧轮的被动轮11相咬合的中心轴线和下层中心的大平轮13处在同一条中心轴线上，所述上层左右下卧轮的主动轮10和下层左右叠轮的下轮16、左右叠轮的上轮17、左右车脚的立轮18、左右的车轮19处在同一条中心轴线上，所述上层左右下卧轮的主动轮10、左右下卧轮的被动轮11、左右下卧轮的从动轮12和下层左右叠轮的上轮17处在左右叠轮的上轮17所处中心轴线的垂直中心轴线上，所述下层左右的离合小平轮14、左右的附轮15和左右叠轮的下轮16处在左右叠轮的下轮16所处中心轴线的垂直中心轴线上，所述下层左右叠轮的下轮16与左右的附轮15相咬合，左右的离合小平轮14与中心的大平轮13相咬合，通过左右后辕的小定滑轮来控制离合，离合时左右的离合小平轮14与左右的附轮15相咬合。

本发明的有益效果是。

该仿古宋史舆服志指南车的结构科学合理，符合历史文献记载，实物可用于展览、教学和科学研究。

附图说明

图1是本发明所述燕肃指南车的俯视结构示意图。

图2是本发明所述吴德仁指南车的上层俯视结构示意图。

图3是本发明所述吴德仁指南车的下层俯视结构示意图。

图1、图2和图3中：1、左右的足轮2、左右的附足立子轮3、左右的立小棘轮4、左右的小平轮5、中心的大平轮6、铁轴7、上卧轮的主动轮8、左右上卧轮的被动轮9、左右上卧轮的从动轮10、左右下卧轮的主动轮11、左右下卧轮的被动轮12、左右下卧轮的从动轮13、中心的大平轮14、左右的离合小平轮15、左右的附轮16、左右叠轮的下轮17、左右叠轮的上轮18、左右车脚的立轮19、左右的车轮。

具体实施方式

本发明仿古宋史舆服志指南车，是通过《宋史·舆服志》文献中相关的记载所创造，为使本发明的技术方案更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

结合附图中图1的结构示意图，所述燕肃指南车的传动结构是，当大小轮九处在同一中心轴线时，左右的足轮1与左右的立小棘轮3通过铁轴组件相铰接，左右的立小棘轮3与左右的附足立子轮2相咬合，左右的附足立子轮2与左右的小平轮4相咬合，左右的小平轮4与中心的大平轮5相咬合，当左右的立小棘轮3旋转至最高点时，立小棘轮的最高处位于辕端横木的下方，车内的辕端位于车内中心轴线的中心点处。

根据棘轮机构的特性，当左右的足轮1向前旋转时不受左右的附足立子轮2、左右的小平轮4和中心的大平轮5相互咬合的影响，当左右的足轮1向后旋转时，受左右的附足立子轮2、左右的小平轮4和中心的大平轮5相互咬合的影响，当车辕右旋时，左右的足轮1以中心轴线的中心圆点同时右旋顺转，即右足轮以中心轴线的中心圆点右旋向左旋转，当车辕左旋时，左右的足轮1以中心轴线的中心圆点同时左旋顺转，即左足轮以中心轴线的中心圆点左旋向右旋转，当木人指南，车辕向北，若折而东，推辕右旋，附右足子轮随右足轮右旋顺转十二齿，系右小平轮一匝，右旋十二齿，触中心大平轮左旋四分之一，转十二齿，车东行，木人交而南指，若折而西，推辕左旋，附左足子轮随左足轮左旋顺转十二齿，系左小平轮一匝，左旋十二齿，触中心大平轮右旋四分之一，转十二齿，车正西行，木人交而南指，若欲北行，或东，或西，转亦如之。

根据车轮悖论的特性，足轮直径六尺的圆，围绕直径一丈二尺的轴心圆点旋转，立小棘轮的铰接轴心到附足立子轮的轴心，即半径一尺八寸直径三尺六寸的圆，围绕中心大平轮和左右小平轮形成直径七尺二寸的轴心圆点旋转，省略用于咬合中心大平轮和连接附足立子轮的同步轮，即直径二尺四寸的圆，围绕中心大平轮形成直径四尺八寸的轴心圆点旋转，上述即在同一轴心上大小不同的圆，以相同的速度，同时从A点滚动到B点，不同大小的圆从A点到B点的距离相等。

结合附图中图2和图3的结构示意图，所述吴德仁指南车的传动结构是，当上层上卧轮的主动轮7、左右上卧轮的被动轮8、左右上卧轮的从动轮9、左右下卧轮的主动轮10与左右下卧轮的被动轮11相咬合的中心轴线和下层中心的大平轮13处在同一条中心轴线时，上层上卧轮的主动轮7与左右上卧轮的被动轮8相咬合，左右上卧轮的被动轮8与左右上卧轮的从动轮9相咬合，上层上卧轮的主动轮7与下层中心的大平轮13相连接，当上层左右下卧轮的主动轮10和下层左右叠轮的下轮16、左右叠轮的上轮17、左右车脚的立轮18、左右的车轮19处在同一条中心轴线时，左右车脚的立轮18与左右叠轮的下轮16和左右叠轮的上轮17相咬合，上层左右下卧轮的主动轮10与下层左右叠轮的上轮17相连接，当上层左右下卧轮的主动轮10、左右下卧轮的被动轮11、左右下卧轮的从动轮12和下层左右叠轮的上轮17处在左右叠轮的上轮17所处中心轴线的垂直中心轴线时，左右下卧轮的主动轮10与左右下卧轮的被动轮11、左右下卧轮的从动轮12相咬合，左右下卧轮的被动轮11与左右下卧轮的主动轮10、左右下卧轮的从动轮12相咬合，当下层左右的离合小平轮14、左右的附轮15和左右叠轮的下轮16处在左右叠轮的下轮16所处中心轴线的垂直中心轴线时，左右叠轮的下轮16与左右的附轮15相咬合，左右的离合小平轮14与中心的大平轮13相咬合，通过左右后辕的小定滑轮来控制离合，离合时左右的离合小平轮14与左右的附轮15相咬合。

根据齿轮离合机构的特性，当仙人指南，车辕向北，龟在仙人左手的东方，鹤在仙人右手的西方时，车内下层左右的离合小平轮14与中心的大平轮13相咬合，遇右转使右后辕的小定滑轮来控制离合，触落右离合小平轮，离合时与右附轮相咬合，在右转时右车轮以右侧的直角圆心向右旋转四分之一圆，即右车轮围绕直角圆心形成的半径向右旋转三十二分之二十五周，左车轮以右侧的同一直角圆心向右旋转四分之一圆，即左车轮围绕同一直角圆心形成的半径向右旋转一周加三十二分之二十五周，若左转使左后辕的小定滑轮来控制离合，触落左离合小平轮，离合时与左附轮相咬合，在左转时左车轮以左侧的直角圆心向左旋转四分之一圆，即左车轮围绕直角圆心形成的半径向左旋转三十二分之二十五周，右车轮以左侧的同一直角圆心向左旋转四分之一圆，即右车轮围绕同一直角圆心形成的半径向左旋转一周加三十二分之二十五周，在直行到右转行驶之前左右的仙童相交，在右转行驶之后左右的仙童依然相交，行则仙童交而指南。