燕肃离合器式指南车制造技术

按照文献《宋史》志第102舆服一，复原了燕肃指南车的功能，解读出两小轮放大车辕转动角度的重要作用，使离合速度加快一倍；同时设计了另侧车轮非强制锁定的可延迟原理；用简单的附件完成了无指南任务时的工况转换。证明燕肃指南车的设计是成功的，后人没有解析出它的原因是技术规范与现代的差异和流传资料过于简单。分析认为：随机误差的产生是可能的，又是可以左右相互抵消的，故而误差不大。燕肃指南车将能够实现准确定向的功能，证明离合式指南车是可行的历史发明专利技术。燕肃指南车与吴德仁指南车并非一物，它们的离合方式不同。

【技术实现步骤摘要】

本专利属恢复中国古代失传机械
，具体的说是燕肃离合式指南车。
技术介绍
关于燕肃指南车的历史文献有《宋史》志第102舆服一，原文“……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，增为三十人。……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，附右足子轮顺转十二齿，击右小平轮一匝，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，击左小平轮一匝，触中心大平轮右转四分之一，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。历史上记载110年汉·张衡，233年三国·马钧均制造过指南车；477年刘宋·祖冲之，有巧思，常谓宜更构造。相隔550年后燕肃在1027年做了五个有齿的齿轮构成的九轮指南车；1107年吴德仁改型成了指南准确的豪华型指南车。张衡、马钧、祖 冲之的指南车已经失传。后人试探恢复时，流下的只言片语也只有齿轮数量、总齿数、某些齿轮的尺寸齿数及附属部件，并无详细的说明和结构图形。现代齿轮要构成立体差速齿轮组必须伞形齿轮，制作平面差速齿轮组就需要内齿轮。古代棒状齿轮在伞形齿轮出现前已经发展成熟，虽然只有阳轮和阴轮两种基本齿轮，却可以实现平齿轮、伞齿轮和内齿轮的功能。完成平面传动、90度变向和内齿轮啮合。既可以构成立体差速齿轮组，更易于制作平面差速齿轮组。齿数合计120齿一直是复原指南车的根据。由简单到复杂，可以有五齿轮、七齿轮120齿和箱内七齿轮120齿的差速式指南车，目前三种平面差速齿轮构成的指南车都有仿制。或许这仅仅是现代人根据流传的有限资料去想象的结果，毕竟历史上有记载的技术文献太少，只有其功能，没有其结构。燕肃指南车仍保持了 120齿的特点，原理却有了根本的改变，开始了机械离合器的专利技术。中国专利200810181168.1摘要中说在中国第一个根据《宋史·與服志》的文字記述复制指南车的人是历史学家王天幕，1959年由他设计的燕肃指南车收藏在中国历史博物馆，但是，不具备定位指南的功能。中国专利200810181168.1所设计的《燕肃五行指南车》没有按照历史文献的记载，多处与文献不符把一个离合式指南车改回到了差速式指南车的初级阶段。如文献记载小轮在横木下，历史学家王天幕把小轮改在车架上；专利200810181168.1把小轮用在吊起轮系的设计作用不大；齿轮数量和每个齿轮的齿数与文献不同；辘轳和铁坠子在文献中没有记载。中国专利200810181168.1《燕肃五行指南车》与94208459. 4《张衡指南车》轮系结构相似。
技术实现思路
大家都说差动齿轮式指南车的指向精度高。但是，在路面不平的条件下未必精确，尤其是一侧车轮遇到坑洼多时车轮转角大于另侧，路面宽度小于轮距时相会出现这种情况，当于向另一侧转弯。虽然车行方向未变，指向却有变化，出现误差。离合器式指南车虽然有离合器非顺利啮合产生的误差，但是可以克服路面坑洼的干扰。两者相比离合式指南车仍有应用价值，这就是燕肃专利技术离合式指南车的缘由。燕箫五行指南车并非差动齿轮原理而是离合器原理，燕箫五行指南车采用差动齿轮系的证据不足，也没有足够的证据说明它的结构就简单到直接用可转动的单辕后部去拉动绳索，从而否定它的可行性。当然，如果按照历史学家王天幕的设计，的确有缓缓转弯会出现车转“仙人”随车而转的误差。本专利技术的目的是在不变动燕肃指南车记载的前提下使它同样具有可靠的指向性能。文献中特别要注意的是“辕端横木下立小轮二，其径三寸，铁轴贯之。”和“若折而东，推辕右旋，附右足子轮顺转十二齿，击右小平轮一匝，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。”两句。第一句说，车辕的后端有一根横木，下面设立小轮二，铁轴贯穿在小轮圆心。第二句中用“击”或“触”形容两种不同的动作，说明小平轮与附足子轮是离合关系与中心大平轮是啮合关系。另外“推辕右旋”的“辕”字若指车辕前部，则应为推辕左旋，才能达到“附右足 子轮顺转十二齿，击右小平轮一匝，触中心大平轮左旋(应为右旋)四分之一，转十二齿”。这里的错误，疑为文字之误。《宋史》志第102舆服一，原文定稿于吴德仁造好指南车之后，并非燕肃的原稿。对照吴德仁指南车相应一段的描述:“遇右转使右辕小轮触落右轮，若左转使左辕小轮触落左轮”。不难发现两者的相似之处。编撰者没见过燕肃指南车，更不懂得它的原理，只从吴德仁指南车的描述中认定两者有“异”而按后者文字“修正”的结果。附足子轮是固定在车轮上的，车轮直径六尺，轮距也是六尺。中心大平轮节圆直径四尺八寸，轮型为星状阳轮，小平轮与中心大平轮啮合，轮型应当为山状阴轮。车轮的轮辐数为二十四，辐间向内伸出二十四个山形齿，齿的长度较大。车轮承载全车的重量，轮辐和轮辋必须有一定厚度，加上附足子轮与小平轮的啮合面应与轮辐内侧面有一定距离，小平轮半径六寸，推算出啮合时小平轮中心距车体中线距离为30-1-2-6 = 21寸；大平轮与小平轮中心距为24+6 = 30寸;得出大平轮中心距车轴为(30~2-2Γ2) O. 5 = 21. 4寸；左右小平轮夹角小于80度，车轮偏后与牵引点具有很好的自动纠偏性能。啮合点与大平轮心距为(21. 4~2+29~2) O. 5 = 36. 04寸。周长226. 2寸，每度O. 62832寸。啮合到脱离3寸需转角度4. 77度，设为5度。不作为角度10度，总转角20度，这对于车辕来说明显编人，因此用辕端横木和三寸小轮配合绳索起到放大辕端转角的作用才是燕肃指南车的设计要领。燕肃离合器式指南车的特征是中心大平轮5与左、右二小平轮12啮合，二小平轮的支架23、车辕8及中心大平轮的旋转轴同在一竖直旋转中心11上，辕横木9下设的小轮7左右各一，铁轴贯之；支架上与小轮接触区为一段前弧形板6，小轮与支架的前弧形板端面接近，绳索10由支架前弧形板端面外端，沿弧形面向内，绕过小轮180度反向，沿切线方向固定在车体上，左右两套对称；此结构相当于差速齿轮组的有限局部，小轮充当了行星齿轮的作用，切线方向的一段绳索在小角度内取代了大内齿轮的作用，绳索把复杂的齿轮简化了，设计简洁精妙。车辕转动10度，小平轮支架转动20度。实质上相当于有限范围内的角度倍增器。需要设定“不作为角度”，角度过大会出现缓转时的误差，角度过小交换频繁易磨损和出现故障。如何设定需根据实验敲定或设计可调机构；以上是根据文献推理的结果。单单有这些结构并不能达到正确指南的目标，需要在啮合一侧“附足子轮”的同时(可以稍有差迟)停止另一侧车轮的转动。故必须在左、右车轮分设止动机构。把横木等设在前部，可使小平轮支架等前后平衡，设在后部节省空间。本文档来自技高网...

【技术保护点】
燕肃离合器式指南车的特征是：中心大平轮5与左、右二小平轮12啮合，二小平轮的支架23、车辕8及中心大平轮的旋转轴同在一竖直旋转中心11上，辕横木9下设的小轮7左右各一，铁轴贯之；支架上与小轮接触区为一段前弧形板6，小轮与支架的前弧形板端面接近，绳索10由支架前弧形板端面外端，沿弧形面向内，绕过小轮180度反向，沿切线方向固定在车体上，左右两套对称；在左、右车轮分设止动机构。

【技术特征摘要】
1.燕肃离合器式指南车的特征是中心大平轮5与左、右二小平轮12啮合，二小平轮的支架23、车辕8及中心大平轮的旋转轴同在一竖直旋转中心11上，辕横木9下设的小轮7左右各一，铁轴贯之；支架上与小轮接触区为一段前弧形板6，小轮与支架的前弧形板端面接近，绳索10由支架前弧形板端面外端，沿弧形面向内，绕过小轮180度反向，沿切线方向固定在车体上，左右两套对称；在左、右车轮分设止动机构。2.根据权利要求1所述的燕肃离合器式指南车的锁定车轮机构，其特征是左右两个锁轮杆轴19在车轮后部，左右两轴后端接近车轮的轮辐4后端，长锁轮杆14平伸向内侧，轴的外斜下方设锁轮杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐运生，
申请(专利权)人：齐运生，
类型：发明
国别省市：