指南车原理分析.

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指南车原理分析小组调研报告指南车的外形指南车是一种机械定向装置,采用了自动离合轮系结构。所谓轮系是指一系列由齿轮组成的传动系统,其特点为可以获得大的传动比。关于指南针的发明,古文献中众说纷纭,崔豹《古今法》中说乃黄帝所造,《宋书*礼志》中为同公所创,但都不可靠。最可靠的记载为《三国志*魏书》裴松所载乃为马钧所制。《晋书*舆服志》:司南车一名指南车驾4马,其下如楼3级,四角金龙衔羽葆,刻为木仙人,衣羽衣,立车上,车虽回转而手常南指,大驾出行,为先启之乘。南朝后帝王多备此车作为仪仗。北宋天圣五年,燕肃献指南车,大观元年,吴德仁重新研制。指南车的历史在《宋史*舆服志》中对其机械构造记载如下:用独辕车,车厢外笼上有重钩,立木仙人于上,引臂南指,因大小轮九,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。车行时,木人指南,若折而东,推辕右旋,附右足子轮顺转十二齿,击(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,木人交而指南,若折而西,推辕左旋,附左足子轮顺转十二齿,击(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,木人交而指南,若欲北行,或东或西,转亦如之。指南车工作原理记载主视图俯视图指南车工作图指南车总体传动过程先调整木人,指向正南,前行之时,小平轮均升起,与中心大轮均不接触。不产生传动关系,当车子转弯时,若向右转,其后端滑块必转向左边,这时,右端绳子拉紧,使其上升,同时左端放松,左小平轮下降与中心大轮接触,插入中心大轮与车轮传动齿轮之间,三者发生转动。因为中心大轮的转动,是小人转向,指南。当转弯结束,车再次直线运动时,滑块回到中心位置,两小平轮被再次吊起,不与大轮接触。总的传动过程结束。小人仍指南.车轮:直径6尺,周长一丈八车间距:六尺附足子轮:共24齿,半径二尺四寸小平轮:12齿,半径一尺二寸中心大轮:48齿,半径四尺八寸齿间距均为三寸指南车尺寸数据车轮:左车轮为圆心,车转过90度,因为轮间距为6尺,所以转过1/4圆周弧长为1/4*2*π*6,恰为车轮1/2周长,所以方向改变90度时,车轮转过180度。附足子轮:与车轮相对固定,因此附足子轮也转过180度。小平轮:因为齿间距相同,所以线速度相同,因此左小平轮顺时针转过12齿,既小平轮转过了360度,中心大轮:小平轮带动中心大轮转动,中心大轮逆时针转过了12齿,即中心大轮转过了12/48=1/4个周期,也就是90度。小人:因为如上过程,当车轮转过90度时,中心大轮相对车反向转过90度,而小人是固定在中心大轮上的,因此小人相对车反向转过90度,因此小人相对大地方向不变,所以小人永远指南。指南车工作过程分析河南十六岁少年成功复原“黄帝指南车”获国家专利据新华社郑州10月11日电:河南省高中二年级学生、年仅16岁的李琛,于日前成功复原出“黄帝指南车”,并获国家专利。我国最早的车辆,相传是4000多年前黄帝与蚩尤大战时使用的“指南车”。那时,黄帝军队在山中遇到大雾,迷失了方向,他借助军师风伯设计的指南车走出大雾,打败蚩尤。2001年9月,河南省科协青少年活动中心承担了“再造指南车”等3个课题,河南油田实验高中学生李琛复原的“黄帝指南车”由两个直径相等的圆车轮,一个长方形车厢和一根连接车厢与车轮的弯曲横杆组成。一轮刻红色标记,另一轮标注“东、西、南、北”4个方向。清华大学教授、中国古代科技史专家刘元亮评价说:“李琛同学设计的指南车别有新意,可以说是一个异想天开的创造”。

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