專利名稱：司南軒轅的制作方法
司南軒轅就是中國(guó)古代黃帝發(fā)明的指南車。指南車是中國(guó)古代科學(xué)技術(shù)史上一顆璀燦的明珠，由于歷史過(guò)于久遠(yuǎn)，沒(méi)有留下實(shí)物，因而其構(gòu)造、原理就成了千古之謎。
為了揭開(kāi)這個(gè)謎，多年來(lái)有不少人設(shè)計(jì)、復(fù)制了種種結(jié)構(gòu)的指南車，但大多都不理想。歸納起來(lái)，問(wèn)題主要有兩條一是運(yùn)轉(zhuǎn)不靈，指示方向不準(zhǔn)確，誤差太大;二是所有的復(fù)制品與設(shè)計(jì)方案均離不開(kāi)齒輪，不用齒輪的指南車至今無(wú)人涉足。
為此，一些知名學(xué)者提出一、由于機(jī)械方面的原因，指南車指示方向不可能準(zhǔn)確，所以沒(méi)有指方向的實(shí)際用途，歷史上的指南車僅僅是皇帝出巡的儀仗品;
二、古代黃帝時(shí)代，距今五千年左右，那時(shí)的科技水平有可能制造車輪(包括原始的車與輪軸)，但絕對(duì)不會(huì)制造齒輪;中國(guó)最早的齒輪出現(xiàn)在漢代，所以歷史記載的關(guān)于三國(guó)時(shí)期馬鈞制造的指南車，才是可信的、最早的指南車。
根據(jù)上述兩條，科學(xué)界與歷史界的許多學(xué)者一致認(rèn)為史載關(guān)于黃帝的指南車，只限于虛構(gòu)的傳說(shuō)，不可能是歷史事實(shí)。
我認(rèn)為中國(guó)是“四大發(fā)明”之一-指南針的故鄉(xiāng)，加之關(guān)于指南車的記載頗多，這本身就說(shuō)明中國(guó)古代文化對(duì)司南工具的重視和迫切要求，根據(jù)“傳說(shuō)是歷史的影子”的道理，黃帝的指南車很有可能是真實(shí)的;這里，關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題是我們能不能僅僅采用古代制造車輪的技術(shù)而設(shè)計(jì)、復(fù)制出指南車。
為了揭開(kāi)這一歷史的千古之謎，經(jīng)過(guò)科學(xué)考證、收集了大量有關(guān)資料，終于設(shè)計(jì)出了既不用齒輪、指示又精確的指南車-司南軒轅。
司南軒轅主要由立體疊壓式輇輪差速裝置(簡(jiǎn)稱輇輪裝置)和曲臂單轅式雙輪圍欄車(簡(jiǎn)稱圍欄車)兩部分組成。
輇輪裝置的結(jié)構(gòu)如

圖1(剖面圖)所示1、乾輪-它是一個(gè)水平安裝的大輇輪，位置在星輪的上方。
2、坤輪-它同乾輪的結(jié)構(gòu)一樣，大小也一樣(也可以略小一點(diǎn))，它安裝在星輪的下面，位置同乾輪上下對(duì)稱。
3、星輪-它有2個(gè)(或3個(gè)、4個(gè)都對(duì)稱均布安裝)。星輪豎立安裝在乾輪與坤輪的中間，其作用是銜接這兩個(gè)輇輪，并將它們運(yùn)轉(zhuǎn)速度的差取出來(lái)。由于星輪在運(yùn)轉(zhuǎn)中總是保持固定不變的方位，所以采用2個(gè)時(shí)，一個(gè)稱南極星(簡(jiǎn)稱南星)，另一個(gè)稱北極星(簡(jiǎn)稱北星);采用4個(gè)時(shí)，則按方位簡(jiǎn)稱東星、西星、南星、北星。
4、聯(lián)桿架-它是星輪的軸架，根據(jù)星輪的個(gè)數(shù)可以是雙軸、三軸或十字軸。聯(lián)桿架的作用是將數(shù)個(gè)星輪聯(lián)為一體，并將其軸心移動(dòng)的角度傳遞給大中軸。
5、大中軸-它同聯(lián)桿架連為一體，是聯(lián)桿架的中心軸，也是乾輪與坤輪共用的中軸。
6、天盤柱-它是一個(gè)帶軸孔的圓柱，上頂端有一個(gè)圓盤，下端同大中軸的上端連接，由大中軸帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
7、地輪-它是一個(gè)豎立安裝的輇輪，和左輪同軸，由左輪帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并將運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞給坤輪。它位于所有的輇輪的最下層，所以稱地輪。
8、左輪-也稱左八卦輪，是司南軒轅的左車輪。
9、下皮帶輪-它是一個(gè)皮帶輪，與右輪同軸，并由右輪帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。它和上皮帶輪同套一個(gè)皮帶(或繩索)圈，并通過(guò)皮帶圈將運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞給上皮帶輪。
10、右輪-也稱右八卦輪，是司南軒轅的右車輪。它同左輪大小相等，輪直徑同軌寬相等。
11、上皮帶輪-它在下皮帶輪的垂直上方位置，通過(guò)皮帶圈由下皮帶輪帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
12、天輪-它是一個(gè)輇輪，與上皮帶輪同軸，或兩者合為一個(gè)整體，它的作用是將上皮帶輪的運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞給乾輪。
13、長(zhǎng)形孔軸架-它是天輪這邊(圖1中天輪的左邊)的軸架，它有一個(gè)長(zhǎng)形軸孔，作用是固定天輪，使其不能前后左右晃動(dòng)，但可以略微上下移動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)的目的是將天輪的重量加之皮帶圈的拉力轉(zhuǎn)換成對(duì)乾輪的均衡壓力。有了這種均衡壓力，天輪即可利用摩擦力將運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞給乾輪，而不會(huì)發(fā)生打滑或擠死現(xiàn)象。除長(zhǎng)形孔軸架以外，該裝置上其他軸孔均為普通圓孔。
14、銷子-銷子的作用是將司南軒轅上的輪、軸鎖死，使它們共同運(yùn)轉(zhuǎn)。
通過(guò)圖1可以看到，本發(fā)明的設(shè)計(jì)技巧在于用上下層層疊壓的方式安裝輇輪;每個(gè)上層的輇輪的重量主要的不是靠軸或支架支撐，而是靠同其銜接的下層輇輪支撐，銜接點(diǎn)即是壓力的支撐點(diǎn)，而最下層的輇輪(地輪)才由軸架支撐其全部壓力和重量。由于輇輪自身的重量所產(chǎn)生的壓力是均衡的，所以由這種壓力產(chǎn)生的摩擦力也是均衡的;所有的輇輪就是利用這種均衡的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)轉(zhuǎn)，從而獲得既不會(huì)打滑，又運(yùn)轉(zhuǎn)靈活的最佳效果。當(dāng)然，使用這種設(shè)計(jì)方案，不用輇輪而用齒輪也同樣有效。
司南軒轅的圍欄車部分的結(jié)構(gòu)，如圖2(司南軒轅的側(cè)面圖)、圖3(圍欄車底盤的鳥(niǎo)瞰圖)、圖4(雙田欄圖)、圖5(凸山欄圖)所示1、輪
-圍欄車的車輪外周部分，由8塊木料拼接成，所以該車輪也稱八卦輪。
2、輻條-有8根，每根輻條外端都正中裝在每塊輪
上。
3、車轅-圍欄車的車轅，為單轅曲臂式的。
4、轅柄-其為球形，裝在車轅高端的頂頭上。
5、前凸山欄-是圍欄車的前圍欄，其結(jié)構(gòu)形如漢字“凸”與“山(見(jiàn)圖5陰影部分)”組成。
6、后凸山欄-圍欄車的后圍欄，其結(jié)構(gòu)與前凸山欄一樣。
7、方井盤-是圍欄車的底盤，其鳥(niǎo)瞰圖結(jié)構(gòu)形如漢字的“口”與“井(見(jiàn)圖3陰影部分)”組成。
8、左雙田欄-圍欄車的左圍欄，其結(jié)構(gòu)形如漢字的雙“田(圖4中陰影部分)”組成。右雙田欄同其結(jié)構(gòu)一樣，左右對(duì)稱安裝。
9、天虹橋-它是一個(gè)虹形支架，中間最高處有一軸孔，兩端固定在前后圍欄的凸山的頂端上，其作用是固定住大中軸，是大中軸的軸孔架。
10、天盤柱-指方向用的，其圓盤上站著黃帝象;黃帝傲然屹立，一手指方向，另一手執(zhí)規(guī)矩，象征了中華民族的精神。
11、天輪12、乾輪13、地輪14、皮帶圈-其套裝在上皮帶輪與下皮帶輪上，是皮帶圈也可以是繩索圈。
上述發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)了中國(guó)古代文化的宇宙觀-天圓地方，萬(wàn)物和諧，天人合一，仁人至尚精神。
總之，該發(fā)明不用齒輪、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、指示精確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、式樣古樸、新穎獨(dú)特，不失為一件古代科技藝術(shù)的精品。每一位熱愛(ài)中國(guó)文明的人，當(dāng)你見(jiàn)到這部司南軒轅時(shí)，都會(huì)加深對(duì)中華民族古代文明與科學(xué)技術(shù)的由衷的敬佩;今天，我們復(fù)制指南車，目的就是要發(fā)揚(yáng)中華民族的優(yōu)秀傳統(tǒng)，提高我們民族的自信、自尊、自強(qiáng)精神。
權(quán)利要求
1.司南軒轅就是中國(guó)古代黃帝發(fā)明的指南車，其特征是它是由黃帝象、立體疊壓式輇輪差速裝置(簡(jiǎn)稱輇輪裝置)與曲臂單轅式雙輪圍欄車(簡(jiǎn)稱圍欄車)三部分組裝而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的司南軒轅，其輇輪裝置的特征是它有兩個(gè)一上一下水平安裝的大輇輪，這兩個(gè)輇輪中間由2個(gè)(或3個(gè)、4個(gè)，都對(duì)稱均布)豎立安裝的星輪銜接;星輪由聯(lián)桿架連為一體，聯(lián)桿架的中心固定一個(gè)大中軸，大中軸也是兩個(gè)大輇輪共用的軸;此外，還有4個(gè)上下、左右對(duì)稱安裝的輔助輇輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述，其輇輪裝置的特征是它的4個(gè)輔助輇輪中有兩個(gè)是皮帶輪，上下安裝，共套一個(gè)皮帶(或繩索)圈;上皮帶輪與天輪同軸，上皮帶輪這邊為圓形軸孔，天輪這邊為長(zhǎng)形軸孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述，輇輪裝置的特征是除2個(gè)皮帶輪以外，所有的輇輪都采用上下層層疊壓的方式安裝;每個(gè)上層的輇輪的重量主要的不是靠軸或支架支撐，而是靠同其銜接的下層輇輪支撐，銜接點(diǎn)即是壓力的支撐點(diǎn)，而最下層的輇輪(地輪)才由軸架支撐其全部壓力和重量;所有的輇輪就是利用這種壓力產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，司南軒轅的特征是除了兩個(gè)車輪帶輻條外，其他全部輪軸都是沒(méi)有輻條、也沒(méi)有齒的輇輪;在星輪采用2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)時(shí)，其全部輇輪(包括兩個(gè)皮帶輪)數(shù)是8個(gè)、9個(gè)或10個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其圍欄車的特征是1)它的前后欄的結(jié)構(gòu)形如漢字的“凸”與“山”組成;2)它的左右圍欄的結(jié)構(gòu)形如漢字的雙“田”組成;3)它的車底盤的結(jié)構(gòu)形如漢字的“口”與“井”組成，即底盤的鳥(niǎo)瞰圖為正方形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、6所述，司南軒轅的特征是1)它的曲臂單轅的頂端有一個(gè)球形轅柄;2)它有一個(gè)虹形支架(天虹橋)，支架中間最高處有一軸孔，兩端安裝在前后圍欄的凸山頂上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述，其圍欄車的特征是它的兩個(gè)車輪，每輪由8塊輪
、8根輻條組成;每根輻條安裝在每塊輪
的中間;車輪直徑同軌寬相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述，司南軒轅的特征是其圍欄車的圍欄中間、天虹橋上方有一個(gè)天盤柱，天盤柱頂端的圓盤上立有黃帝象;黃帝傲然屹立，一手指方向，另一只手執(zhí)規(guī)矩。
全文摘要
司南軒轅源于中國(guó)古代黃帝發(fā)明的指南車。歷史上的指南車由于年代久遠(yuǎn)，又沒(méi)有留下實(shí)物，因而其構(gòu)造成了千古之謎。為了揭開(kāi)達(dá)一歷史之謎，經(jīng)過(guò)科學(xué)考證、收集了大量有關(guān)資料，終于設(shè)計(jì)出了既不用齒輪、指示又精確的指南車——司南軒轅。司南軒轅主要是由立體疊壓式輇輪差速裝置和曲臂單轅式雙輪轉(zhuǎn)圍欄車兩部分組裝而成。該發(fā)明不用齒輪、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、指示精確、式樣新穎古樸。不失為一件古代科技藝術(shù)的精品；復(fù)制指南車，目的就是要發(fā)揚(yáng)中華民族的優(yōu)秀傳統(tǒng)，提高我們民族的自信、自尊、自強(qiáng)精神。
文檔編號(hào)G01C21/00GK1088678SQ9210189
公開(kāi)日1994年6月29日 申請(qǐng)日期1992年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月24日
發(fā)明者劉海濤 申請(qǐng)人:劉海濤