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指南车复原模型

指南车是中国古代指示方向的一种车辆，也作为帝王的仪仗车辆。指南车起源的具体时代未知，历代曾几度失传几度重制，但均未留下具体结构的资料，可能历代的指南车结构也不尽相同，直至宋代才有较完整的资料。

但是，正如永动机不可能成功，机械式指南车也有它解不开的死穴。因为所有机械指南车，都是以两轮之间的“差动”来工作的，它希望两轮与地面作纯滚动，这是一种理想的数学模式，在实际中从来不曾有过。我们知道车轮尺寸会有制造误差，也会有磨损不均，还会有地面的坑坑洼洼。可以这么说，历史上大凡成功复制的机械式指南车，在短时期短距离以及路况相对平整的条件下，会有正确的指向能力。若将试验条件相对放宽，机械式指南车必定会与预期有较大的差异，被历史淘汰也是不可避免的。

现代以来国内外很多人尝试复原指南车，有几种指南车的复原结构，一种指南车结构采用两轮的差动使斜面轴向顶推带动曲轴转动，带动车上指向木人与指南车转向角度相同方向相反，实现指向功能。这种复原结构具有结构简单比较接近历史的实际条件。第二种指南车复原结构，采用在两个车轮上刻画标记，通过标记来知道两个车轮差动了多少从而来判断方向，这种复原结构的指南车行走时不能知道方向，需要车停下来观察车轮的标记才能辨明方向，另外也不符合古籍中“车虽回运而手常指南”的记载。第三种指南车复原结构类型是采用自动离合装置，它利用齿轮传动系统和自动离合装置来传递两车轮之间的差动，实现指示方向，虽然结构比较简单，但存在使用条件严格，指向误差大，实用性差的缺点。第四种是采用差速齿轮原理结构的指南车，虽然指向精度更好但结构复杂，工艺要求高，不符合古代的科学技术水平，看起来更象是现代发明而不是古代技术的复原。

以上的复原结构中两轮的差动使斜面轴向顶推的结构更加接近古代人们掌握的技术水平和历史记载，对人们了解古代的科学技术有一定的参考作用。

指南车的光学调整原理，人形有一个圆柱形结构（比如在头部），上面有镂空的多个小孔，在不同时辰的白天，总有一条光线正好从圆柱的底部中心穿出，通过镜面反射出（比如眼部），外部的人能够看到这束光证明指向准确，否则要调整指向。

工作原理

黄帝指南车 图一

所述滚轮22在斜面2302上移动并绕车轴转一周时，使套筒23轴向往复移动，通过杠杆5和连杆6带动曲轴13旋转一周，本实施例中，所述左、右车轮1、26着地点之间的距离等于车轮半径的长度，指南车转向正好转到一周时，两车轮的差动就正好使滚轮22绕车轴转一周，使套筒23轴向往复移动，通过杠杆5和连杆6的传动使曲轴13正好旋转一周。这样指南车转向的角度与曲轴13带动指向物12转动的角度相同，方向相反，保证了仿古指南车在运动过程中其预先设定的指示方向不变。如图一

黄帝指南车 图二

利用推杆28推动指南车向右转动时，推杆28内端带动弓状体17逆时针旋转，至弓状体17与限位柱Ⅱ31接触，指南车向右转动过程中，通过杠杆5、连杆6的传动，曲轴13由初始状态（曲轴的弯曲段指向车后壁）顺时针旋转，旋转过程中由开始接触柔性弓弦16至挤压柔性弓弦16、最后在到达止点位置（如图2、图3，到达右止点位置）时，柔性弓弦16释放弹力使曲轴13顺利通过止点位置，防止卡住。如以下2张图

黄帝指南车 图三

出现时间

日本指南车复原模型

关于指南车的出现时间，有四种说法：一、西晋崔豹所著《古今注》及《志林》等古籍说黄帝与蚩尤作战时，蚩尤作大雾，黄帝造指南车为士兵领路。二、《古今注》及《鬼谷子》等古籍说周公（即周武王弟）作指南车，是因“越裳氏”来进贡，迷失了归路，周公造“五乘”指南车，为他们引路。三、刘仙洲在所著《中国机械工程发明史（第一编）》中说指南车的发明应以古籍《西京杂记》记载为据，定为西汉。四、王振铎在所著《科技考古论坛》中说“创造指南车者，当以三国时马钧为可信”，并引《魏略》所记来加以证明。

从现有资料判断，知指南车的内部结构有两种可能性：利用齿轮系统之定向性或磁铁的指极性。若以考古资料为据可知，中国齿轮出现的时间，在战国到西汉之间。《宋史》记载了宋代两种指南车的具体结构，可知宋代的指南车肯定是齿轮传动系统，依靠机械传动系统的定向性。则此种指南车出现时间不可能早在齿轮之前。

上述所谓黄帝或周公造指南车之说都不能成立，尤其黄帝发明之说更早于车的发明时间。以刘仙洲所说西汉已有指南车较为妥当。至于王振铎主张三国有指南车说，则就更稳妥了，但将这说成指南车出现的时间就保守了些。指南车是中国古代用来指示方向的一种依靠人力带动行走，连接齿轮传动木人指示方向的车辆。

关于指南车的发明有许多传说和记载。据史书记载，东汉张衡（公元78-139年）、三国时代魏国的马钧、南齐的祖冲之都曾制造过指南车。《宋史·舆服志》中对指南车的结构和各齿轮大小和齿数都有详细记载。