指南车

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中国古代用来指示方向的一种机械装置。它是利用传统的独辕双轮车制，装上齿轮传动系统而成，由车上的木人指示方向。晋代以来的传说，都把指南车的创造伪托为远古的黄帝或周公。但据历史考证，指南车是三国时魏明帝青龙三年(235)由马钧创造的。

晋代以来，此车仅用为帝王出行的仪仗。最早提到此车为机械装置的是《宋书·礼制》。《南齐书·祖冲之列传》记载，祖冲之根据古法将指南车改造为铜制机械，圆转灵活，指向为一。《宋史·舆服志》对指南车的机械结构，作了比较具体的记述。

所传宋代造法，有两种设计方案：一种是天圣五年(1027)燕肃所献传统的做法；另一种是大观元年(1107)内传省吴德仁所献大形新车制。前者仅用一个木人指向，后者除中心木人外，四方尚有童子木人四个，木龟、鹤各一个，共计七个指向的装置。根据复原了解，燕肃式的指南车的基本构造是：利用两个足轮（车轮）、两个小轮（滑车）、五个大小齿轮（即附足立子轮二，各二十四齿，小平轮二，各十二齿，中心大平轮一，四十八齿）组合成齿轮系和离合传动机构（见图）。行车前，预先定妥木人所要指的方向，如定在南方，则当车身向右转时，带动前辕移向右方，由于大平轮的立轴穿贯车箱，以车辕做为轴承，后辕必移左方。后辕端系有绳索，通过后辕上横木下的小立轮滑车，将左小平轮下放，同时将右小平轮上提，左小平轮即与左附足立子轮、大平轮啮合。当车身右转一周，附足立子轮转二周，小平轮转四周，大平轮逆转一周（各轮皆转四十八齿）。木人随之逆转一周，故指向不变。当车身向左转一周时，木人则右转一周，仍指向已定方位（南方）。此车在转向时，必须遵循的原则是：如车右转时，左足轮需要暂停，只能以一足轮为半径、另一足轮为圆心旋转。并且两足轮之间的距离，也应与足轮直径相等（六尺），因此车的体制和内部机械是相互制约的。

吴德仁的设计与燕肃的基本原理相同，主要差别是为了表现七种指向的运转，增加齿轮数和车体的长宽度。车中齿轮传动组合分上下两层，其底层除二足轮、两小轮滑车外，有用九个齿轮，仍采用燕法，足轮毂上装立轮，中设大平轮，小平轮通过小轮滑车系于后辕、在小平轮和大平轮之间各增设叠轮两组，其离合装置和燕法无异。车上层中心设立轮，轮轴上接木人、下接大平轮，围绕主轮，分二重各设六轮和四木童、两龟鹤相接，共计用齿轮十三个。

近代对《宋史·舆服志》中指南车的复原研究，最早见于1924年A.C.摩尔发表的《中国指南车》，它指出了该车齿轮传动组合的原理。1937年王振铎发表《指南车记里鼓车之考证及模制》，按燕肃法制成复原模型。指南车的创造标志着中国古代人民在齿轮传动和离合器的应用上，已经取得很大成就。（见彩图）