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指南車，又稱司南車，是中國(guó)古代用來指示方向的一種機(jī)械裝置。它利用差速齒輪原理，它與指南針利用地磁效應(yīng)不同，它是利用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，由車上木人指示方向。不論車子轉(zhuǎn)向何方，木人的手始終指向南方，“車雖回運(yùn)而手常指南”。 相傳早在5000多年前，黃帝時(shí)代就已經(jīng)發(fā)明了指南車，當(dāng)時(shí)黃帝曾憑著它在大霧彌漫的戰(zhàn)場(chǎng)上指示方向，戰(zhàn)勝了蚩尤。西周初期，當(dāng)時(shí)南方的越棠氏人因回國(guó)迷路，周公就用指南車護(hù)送越棠氏使臣回國(guó)。三國(guó)馬鈞所造的指南車除用齒輪傳動(dòng)外，還有自動(dòng)離合裝置 ，是利用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和離合裝置來指示方向。在特定條件下，車子轉(zhuǎn)向時(shí)木人手臂仍指南。在技術(shù)上又勝記里鼓車一籌。 據(jù)考證，三國(guó)魏馬鈞于青龍3年（235年）創(chuàng)造指南車，雖有記載，但造法失傳。東晉安帝義熙十三年（417年），劉裕北伐進(jìn)兵長(zhǎng)安，后秦姚興使令狐生制造指南車。北魏的郭善明也曾研發(fā)過，未成，扶風(fēng)人馬岳又造，垂成，善明鴆殺之。南朝的祖沖之又發(fā)明一次，《南齊書祖沖之傳》：“初，宋武平關(guān)中，得姚興指南車，有外形而無機(jī)巧，每行，使人于內(nèi)轉(zhuǎn)之。升明中，太祖輔政，使沖之追修古法。沖之改造銅機(jī)，圓轉(zhuǎn)不窮，而司方如一，馬鈞以來未有也�！薄端问份浄�志》對(duì)指南車的機(jī)械結(jié)構(gòu)，作了比較具體的記述，此車僅用為帝王出行的儀仗。宋、金兩朝的燕肅與吳德仁等科學(xué)家都研制出指南車，但之后又失傳了�！端问贰ぽ浄�志》對(duì)其機(jī)械構(gòu)造有具體記載 。宋代造法有天圣五年（1027）燕肅所獻(xiàn)傳統(tǒng)做法和大觀元年（1107)內(nèi)侍省吳德仁所獻(xiàn)車制兩種。指南車的創(chuàng)造標(biāo)志著中國(guó)古代在齒輪傳動(dòng)和離合器的應(yīng)用上已取得很大成就。指南車是古代一種指示方向的車輛，也是古代帝王出門時(shí)，作為儀仗的車輛之一，以顯示皇權(quán)的威武與豪華。 指南車發(fā)明的傳說 關(guān)于指南車的發(fā)明，最早的記錄還得從5000年前黃帝大戰(zhàn)蚩尤的傳說說起。據(jù)說黃帝和蚩尤作戰(zhàn)三年，進(jìn)行了72次交鋒，都未能取得勝利。在一次大戰(zhàn)中，蚩尤在眼看就要失敗的時(shí)候，請(qǐng)來風(fēng)伯雨師，呼風(fēng)喚雨，給黃帝軍隊(duì)的進(jìn)攻造成困難。黃帝也急忙請(qǐng)來天上一位名叫旱魃的女神，施展法術(shù)，制止了風(fēng)雨，才使得軍隊(duì)得以繼續(xù)前進(jìn)。這時(shí)詭計(jì)多端的蚩尤又放出大霧，霎時(shí)四野彌漫，使黃帝的軍隊(duì)迷失前進(jìn)的方向。黃帝十分著急，只好命令軍隊(duì)停止前進(jìn)，原地不動(dòng)。并馬上召集大臣們商討對(duì)策。應(yīng)龍、常先、大鴻、力牧等大臣都到齊了，唯獨(dú)不見風(fēng)后。有人懷疑風(fēng)后是不是被蚩尤殺害了。黃帝立即派人四下尋找，可是找了很長(zhǎng)時(shí)間，仍不見風(fēng)后的蹤影，黃帝只好親自去找。當(dāng)黃帝來到戰(zhàn)場(chǎng)上時(shí)，只見風(fēng)后獨(dú)自一人在戰(zhàn)車上睡覺。黃帝生氣地說：“什么時(shí)候，你怎么在這里睡覺？”風(fēng)后慢騰騰地坐起來說：“我哪里是在睡覺，我是正在想辦法�！苯又�，他用手向天上一指，對(duì)黃帝說：“你看，為什么天上的北斗星，斗轉(zhuǎn)而柄不轉(zhuǎn)呢?臣聽人說過，伯高在采石煉銅的過程中，發(fā)現(xiàn)過一種磁石，能將鐵吸住。我們能不能根據(jù)北斗星的原理，制造一種會(huì)指方向的東西，有了這種東西就不怕迷失方向了。”黃帝把風(fēng)后的這個(gè)想法告訴眾臣，大家議論了一番，都認(rèn)為這是一個(gè)好辦法。然后，就由風(fēng)后設(shè)計(jì)，大家動(dòng)手制作。經(jīng)過幾天幾夜奮戰(zhàn)，終于造出了一個(gè)能指引方向的儀器。風(fēng)后把它安裝在一輛戰(zhàn)車上，車上安裝了一個(gè)假人，伸手指著南方。然后告訴所有的軍隊(duì)，打仗時(shí)一旦被大霧迷住，只要一看指南車上的假人指著什么方向，馬上就可辨認(rèn)出東南西北。 指南車的詳細(xì)記載 不過其后又有歷史典籍顯示三國(guó)時(shí)馬鈞是第一個(gè)成功地制造指南車的人�！端问贰ぽ浄�志》則詳細(xì)地記載了燕肅和吳德仁所造指南車的結(jié)構(gòu)和技術(shù)規(guī)范，成為世界史上最寶貴的工程學(xué)文獻(xiàn)。 燕肅的指南車是一輛雙輪獨(dú)轅車，車上立一木人，伸臂指南。車中，除兩個(gè)沿地面滾動(dòng)的足輪(即車輪)外，尚有大小不同的7個(gè)齒輪�！端问贰ぽ浄�志》分別記載了這些齒輪的直徑或圓周以及其中一些齒輪的齒距與齒數(shù)。由齒數(shù)、轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)，并保證木人指南的目的，可見古人掌握了關(guān)于齒輪匹配的力學(xué)知識(shí)和控制齒輪離合的方法。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)附于其上的垂直齒輪 (稱“附輪”或“附立足子輪”) ，該附輪又使與其嚙合的小平輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小平輪帶動(dòng)中心大平輪。指南木人的立軸就裝在大平輪中心。當(dāng)車轉(zhuǎn)彎時(shí)，只要操作車上離合裝置，即竹繩、滑輪(分別居于車左或車右的小輪) 和鐵墜子，就可以控制大平輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使木人指向不變，例如，當(dāng)車向右轉(zhuǎn)彎，則其前轅向右，后轅必向左。此時(shí)只要將繞過滑輪的后轅端繩索提起，使左小平輪下落，從而與大平輪離開；同時(shí)使右小平輪上升，從而與大平輪嚙合，大平輪就隨右小平輪而逆轉(zhuǎn)。由于各個(gè)齒輪匹配合理，車輪轉(zhuǎn)向的弧度與大平輪逆轉(zhuǎn)弧度相同，故木人指向不變。 其后，吳德仁鑒于燕肅所制的指南車不能轉(zhuǎn)大彎，否則指向就失靈這一大缺點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)制作指南車。吳德仁指南車基本原理與燕肅一致，只是在附設(shè)裝置方面較為復(fù)雜。他的車分上下兩層。上層除木人指南外，繞木人還有二只龜、四只鶴和四個(gè)童子。上層13個(gè)相互嚙合的齒輪就是為它們?cè)O(shè)的。下層的齒輪裝置與結(jié)構(gòu)如前所述，是他發(fā)明了繩輪離合裝置，以保證車轉(zhuǎn)大彎也不影響木人指向。 李約瑟博士在對(duì)指南車的差動(dòng)齒輪作詳細(xì)研究后指出：無論如何，指南車是人類歷史上第一架有共協(xié)穩(wěn)定的機(jī)械(homoeostatic machine) ；當(dāng)駕車人與車輛成一整體看待時(shí)，它就是第一部摹控機(jī)械。 指南車用上激光指示儀 張衡發(fā)明的地動(dòng)儀和春秋時(shí)代的指南車，這些都是現(xiàn)代人記憶中的東西。昨天，在蘇州古代天文計(jì)時(shí)儀器研究所，記者重新看到了這些東西。陳凱歌所長(zhǎng)興奮地介紹了仿制過程。 張衡的地動(dòng)儀，其結(jié)構(gòu)原理從古至今都有許多爭(zhēng)議。陳所長(zhǎng)應(yīng)廣東科技館的要求設(shè)計(jì)制作了2臺(tái)不同結(jié)構(gòu)的地動(dòng)儀，分別是1951年王振鋒設(shè)計(jì)的”立式都柱”和2004年由現(xiàn)代專家設(shè)計(jì)的”懸掛式”。這兩臺(tái)地動(dòng)儀都是青銅制成，高約l米，按l：3的尺寸制作的。為了研究觀察方便，還特地制作成不封閉的結(jié)構(gòu)，好讓更多的人了解和觀看。陳所長(zhǎng)還為記者現(xiàn)場(chǎng)演示了地動(dòng)儀的工作原理，當(dāng)他在震動(dòng)平臺(tái)的一邊晃動(dòng)時(shí)，那個(gè)方向的錒珠就落入下面的龍口中，很是奇特。陳所長(zhǎng)說：”這兩臺(tái)模擬地動(dòng)儀的成功仿制，不但歡迎觀眾動(dòng)手參與，還要大家動(dòng)腦子，來評(píng)判哪個(gè)更好。”陳所長(zhǎng)還向記者介紹了“指南車”，這輛車全部用紅木制作而成，車身的雕刻十分細(xì)膩傳神。另外，它還融入了現(xiàn)代技術(shù)，用激光來標(biāo)示南方。他說，這樣就更能激發(fā)觀眾的興趣。車高2米多，上面的小人手指南方，當(dāng)車轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車內(nèi)齒輪一同轉(zhuǎn)動(dòng)，使得小人的手永遠(yuǎn)指向南方。

回答者：fanyl20002016-03-19 00:00