指南車(chē)復(fù)原模型

指南車(chē)是古代一種指示方向的車(chē)輛，也作為帝王的儀仗車(chē)輛。指南車(chē)起很早，歷代曾幾度重制，但均未留下資料。直至宋代才有完整的資料。它利用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和離合裝置來(lái)指示方向。在特定條件下，車(chē)子轉(zhuǎn)向時(shí)木人手臂仍指南。指南車(chē)的自動(dòng)離合裝置顯示了古代機(jī)械技術(shù)的卓越成就。

但是，正如永動(dòng)機(jī)不可能成功，機(jī)械式指南車(chē)也有它解不開(kāi)的死穴。因?yàn)樗袡C(jī)械指南車(chē)，都是以兩輪之間的“差動(dòng)”來(lái)工作的，它希望兩輪與地面作純滾動(dòng)，這是一種理想的數(shù)學(xué)模式，在實(shí)際中從來(lái)不曾有過(guò)。我們知道車(chē)輪尺寸會(huì)有制造誤差，也會(huì)有磨損不均，還會(huì)有地面的坑坑洼洼。可以這么說(shuō)，歷史上大凡成功復(fù)制的機(jī)械式指南車(chē)，在短時(shí)期短距離以及路況相對(duì)平整的條件下，會(huì)有正確的指向能力。若將試驗(yàn)條件相對(duì)放寬，機(jī)械式指南車(chē)必定會(huì)與預(yù)期有較大的差異，被歷史淘汰也是不可避免的。

工作原理

車(chē)箱內(nèi)部設(shè)置有一套可自動(dòng)離合的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)車(chē)子行進(jìn)中偏離正南方向，

向東(左)轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)轅前端向左移動(dòng)，而后端向右(向西)移動(dòng)，即將右側(cè)傳動(dòng)齒輪放落，使車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)能帶動(dòng)木人下方的大齒輪向右轉(zhuǎn)動(dòng)，恰好抵消車(chē)輛向左轉(zhuǎn)彎的影響，使木人手臂仍指南方。當(dāng)車(chē)子向西(右)轉(zhuǎn)彎時(shí)，則左側(cè)的傳動(dòng)齒輪放落，使大齒輪向左轉(zhuǎn)動(dòng)，以抵消車(chē)子右轉(zhuǎn)的影響。而車(chē)子向正前方行進(jìn)時(shí)，車(chē)輪與齒輪系是分離的，因此木人手臂所指的方向不受車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。如此，不管車(chē)子的運(yùn)動(dòng)方向是東西南北，或不斷變化，車(chē)上木人的手臂總是指向南方，起著指引方向的作用。