专利名称：双辁式指南车的制作方法
技术领域：
本发明是一种在中国古代普遍使用的双轮车上安装两只辁轮即具备了定向指南功能的车。
背景技术：
指南车是中国古代独一无二的伟大发明，被西方学者誉为“世界最早的自动控制装置”。相传的一种说法认为，最早的指南车是中国的人文始祖黄帝发明的，还有一种说法认为，最早的指南车是周公发明的。《古今注》说“旧说，指南车，周公所做也。周公治致太平，越裳氏重释来贡，白雉一、黑雉二、象牙一。使者迷其归路，周公赐文锦二匹，骈车五乘，皆为司南之制，越裳氏载之以南。”在后来的中国历史上，有许多关于指南车的发明人和发明朝代的记载，也有不少对指南车的外观特点与功能的描述，但都没有结构与原理的确切说明，更没有留下图纸或出土文物。所以，指南车与中国古代普通双轮独辕车的结构有何异同？运用什么原理定位指南？黄帝或周公时代的科技水平能否造出指南车？等等一系列的问题，就成了近百年来中外的学者们研究、探讨和争论不休的历史之谜。到目前，考古界已挖掘出不少周代的双轮独辕车的出土文物，同时，科学界的学者们用自己的聪明才智设计、复制出许多种类型的指南车。问题是学者们复制的指南车都很复杂，同周代出土文物的双轮车相比较差异太大，所以两者都难以证明古代指南车的原貌。也就是说，如果能够在周代的双轮独辕车上稍加改装，即可成为具有指南功能的指南车的话，这些出土文物就可以进一步证明当时的制造双轮车技术制造指南车是完全可行的。
发明内容
双辁式指南车的设计完全符合上述的技术要求。它是在中国古代任何一种型号的双轮车上安装两只辁轮的双轮车。设计指南车的科技人员都知道指南车的工作原理是利用双轮车的两只车轮的运转速度或角度来驱动车上的齿轮或辁轮等系列轮轴，再驱动司南仙人运转，最后是根据司南仙人的运转速度或角度来确定方位。所以，从理论上讲，指南车上任何一个由车轮驱动的(包括车轮)轮轴都可以根据其运转的速度或角度来确定方位，关键是让这些轮轴的运转速度或角度与车体的转弯速度或角度同步。经研究，最简单的方案有两种一是去掉指南车上的多余的轮轴，包括司南仙人，保留的轮轴越少越好；二是去掉所有的轮轴，直接利用两只车轮运转的速度或角度来确定方位。两种方案的具体实施方法是一、制造或改装一种车轮直径与轨宽比为2比1的双轮独辕车，根据车轮的运转的速度或角度确定方位；二、在任何一种型号的双轮独辕车上安装两只辁轮，根据两只辁轮的运转速度或角度确定方位。我废弃了前者而采用了后者。原因有三条。一是中国古代的双轮车的轮直径与轨宽比最大的是1比1，一般的都比1�。久挥�2比1的；后者对轮直径与轨宽比没有特殊要求，可以直接使用任何一种普通双轮车进行改装。二是如果把普遍使用的任何一种双轮车的轮直径与轨宽比改装成2比1的话，不论是更换车轮，或是更换车厢和车轴，其工程量都不�。欢笳咧恍柙谌魏我恢制胀ㄋ殖瞪习沧傲街婚旨纯桑沧肮こ碳虻�、方便。三是前者不能调校，无法保证指南的高精度；后者有多种调校方法，通过调校，其指南精度极高。
双辁式指南车的结构和工作原理见图1(双辁式指南车的仰视图)、图2(双辁式指南车的右视图)所示(1)乾轮——它是一只大辁轮，安装在乾坤轴的左端上，位在车底盘的左边，由左轮毂带动运转。
(2)坤轮——它是一只大辁轮，形状、大小与乾轮完全一样，安装在乾坤轴的右端上，位在车底盘的右边，由右轮毂带动运转。
(3)左车轮——指南车的左轮。
(4)右车轮——指南车的右轮，其结构、轮径与左车轮一样。
(5)乾坤轴——它是乾轮和坤轮共用的轴，位于车轴的前方、上方、后方的任何角度都可以，并与车轴平行。乾坤轴的左端安装在左长形孔上，右端安装在右长形孔上。乾坤轴最好从车底盘的下面通过，以空出车厢用于乘人载物。
(6)左长形孔——长形轴孔，用于固定乾坤轴的左端，使乾轮不能前后左右晃动，但是可以沿着长形孔方向上下浮动；它的上端有开口，是乾坤轴安装、拆卸的出入口。
(7)右长形孔——长形轴孔，用于固定乾坤轴的右端，使坤轮不能前后左右晃动，但是可以沿着长形孔方向上下浮动；它的结构、功能与左长形孔一样。
(8)左轮毂——左车轮的轮轴套，为左右对称、中间粗、两头细的墩鼓形。它的最大直径与最小直径的中间值，即是它的轮中径。
(9)右轮毂——右车轮的轮轴套，为左右对称、中间粗、两头细的墩鼓形。它的最大直径与最小直径的中间值，即是它的轮中径。
(10)车轴——有1只，是左车轮与右车轮共用的轴。
(11)乾轮标记——画在乾轮上的标记，用来观察确定乾轮运转的速度或角度。
(12)坤轮标记——画在坤轮上的标记，用来观察确定坤轮运转的速度或角度。
(13)车底盘——双轮车的车厢下面的底盘。左长形孔、右长形孔、车轴、车辕都安装在车底盘上。
(14)车辕——双轮车的车辕。车辕的方向，也就是指南车前进的方向。在图1中，车厢的围栏与车底盘大小一样，全部被底盘遮盖。在图2中，车厢、车底盘、围栏、部分车辕、右车轮、右轮毂、坤轮、右长形孔被省略未画。双辁式指南车的各机械部件的相互关系是乾轮(1)由左车轮(3)的左轮毂(8)带动运转，坤轮(2)由右车轮(4)的右轮毂(9)带动运转。由于双辁式指南车的轮直径与轨宽比没有固定的要求，所以，为了让乾轮(1)相对坤轮(2)的运转角度同车体的转弯角度同步，它们的尺寸关系必须是左车轮直径比轨宽等于乾轮半径比左轮毂中径；右车轮直径比轨宽等于坤轮半径比右轮毂中径。双辁式指南车定向指南的工作原理是其直线行驶时，左车轮(3)与右车轮(4)的运转方向与转速一样，乾轮(1)与坤轮(2)的运转方向和转速也一样，乾轮标记(11)和坤轮的标记(12)的相对转速或角度不变；车体转弯时，左车轮(3)与右车轮(4)的转速不同，乾轮(1)与坤轮(2)的转速也不同；由于车体转弯的速度或角度与乾轮(1)相对坤轮(2)运转的速度或角度完全同步，所以根据观察乾轮标记(11)相对坤轮标记(12)的运转速度或角度，就可以知道指南车行驶时的转弯角度或方向。双辁式指南车的定向指南精度是可以调校的，调校方法有六种一、左车轮(3)与右车轮(4)的位置可以掉换；二、左车轮(3)或右车轮(4)可以原位反向安装；三、乾轮(1)与坤轮(2)的位置可以掉换；四、乾轮(1)或坤轮(2)可以原位反向安装；五、乾轮(1)可以在同左轮毂(8)的衔接宽度内左右移动，从而改变它们的运转比；六、坤轮(2)可以在同右轮毂(9)的衔接宽度内左右移动，从而改变它们的运转比。具体的调校方法，这里不再叙述。
具体实施方式
使用双辁式指南车定向指南之前，先要做准备工作。推或拉指南车运转，使车辕(14)指向预定的方向，例如南方(或北方、东方、西方都可以)。然后，一只手将乾坤轴(5)的一端(左端或右端都可以)，例如左端略微提起，使乾轮(1)与左轮毂(3)脱离衔接，另一只手转动乾轮(1)，使乾轮标记(11)在乾坤轴(5)的平行线上与坤轮标记(14)对齐，再轻轻放下，使乾轮(1)与左轮毂(3)恢复衔接。准备完毕，即可使用指南车。随意推或拉指南车，使其按照需要的方向前进、后退或转弯。需要知道原来预定的方向时，就推或拉指南车作原地旋转(顺时针或逆时针方向都可以)，同时观察乾轮(1)与坤轮(2)，当乾轮标记(11)和坤轮标记(12)在乾坤轴(5)的平行线上对齐时即停止旋转。这时候车辕(14)所指的方向，就是原来预定的方向——南方。双辁式指南车不仅结构简单、运转灵活、定位指南精确，而且保留了普通双轮车的乘人载物的功能，与考古界挖掘出来的古代双轮独辕车的结构、功能可以完全相同，因而在科学技术上进一步揭示了中国古代指南车文化的历史之谜。在此，我谨通告考古界的学者们在你们挖掘的古代的双轮独辕车的现场中，如果发现两只比车轮直径小、比轮毂直径大的辁轮时，那么，这些车就很可能是古代的一种指南车。
权利要求1.双辁式指南车是一种在中国古代普遍使用的双轮车上安装了两只辁轮的车，其特征是它的乾坤轴(5)位于车轴(10)的前方、上方、后方的任何角度，并且与车轴(10)平行；乾坤轴(5)的左端安装有乾轮(1)，右端安装有坤轮(2)；乾轮(1)由左车轮(3)的左轮毂(8)带动运转，坤轮(2)由右车轮(4)的右轮毂(9)带动运转；乾轮(1)上画有乾轮标记(11)，坤轮(2)上画有坤轮标记(12)；乾坤轴(5)的左端安装在左长形孔(6)上，右端安装在右长形孔(7)上。
2.根据权利要求1所述，双辁式指南车的特征是它的左车轮(3)的直径比轨宽等于乾轮(1)的半径比左轮毂(8)的中径；右车轮(4)的直径比轨宽等于坤轮(2)的半径比右轮毂(9)的中径。
专利摘要指南车是中国古代独一无二的伟大发明。相传，最早的指南车是中国的人文始祖黄帝发明的，也有一说是周朝的周公发明的。后来的史书虽然也有许多关于其发明、发明人的记载，也有对指南车外观特点与功能的描述，但都没有留下图纸，考古界也只是发现了许多普通双轮独辕车的出土文物。所以，中国古代的指南车与普通的双轮独辕车有何异同，靠什么原理定位指南，黄帝时代或周公时代的科技水平能否制造出指南车等等问题，就成了历史之谜。双辁式指南车是一种仅在普通的双轮独辕车上安装两只辁轮的双轮车。该指南车不仅结构简单、使用与调校方便、具有高精度的指南功能，而且还保留了中国古代普通双轮车的结构和乘人载物功能，因而在科学技术上更进一步揭开了中国古代的指南车文化之谜。
文档编号G01C17/00GK2689171SQ02294638
公开日2005年3月30日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者刘海涛 申请人:刘海涛
专业数控铣床产品供应商
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