徑向離合器式指南車模型制造技術

一種徑向離合器式指南車模型，中心大平輪5與左、右二小平輪12嚙合，二小平輪的支架23、車轅8及中心大平輪的旋轉軸同在一豎直旋轉中心11上，轅橫木9下設的小輪7左右各一，鐵軸貫之；支架上與小輪接觸區為一段前弧形板6，小輪與支架的前弧形板端面接近，繩索10由支架前弧形板端面外端，沿弧形面向內，繞過小輪180度反向，沿切線方向固定在車體上，左右兩套對稱；在左、右車輪分設止動機構。能夠實現準確定向的功能。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利屬益智模型機械
，具體的說是徑向離合式指南車模型。
技術介紹
關于指南車的歷史文獻有《宋史》志第102輿服一，原文……指南車，一曰司南車。赤質，兩箱畫青龍、白虎，四面畫花鳥，重臺，勾闌，鏤拱，四角垂香囊。上有仙人，車雖轉而手常南指。一轅。鳳首，駕四馬。駕士舊十八人，太宗雍熙四年，增為三十人。……用獨轅車，車箱外籠上有重構，立木仙人于上，引臂南指。用大小輪九，合齒一百二十。足輪二，高六尺，圍一丈八尺。附足立子輪二，徑二尺四寸，圍七尺二寸，出齒各二十四，齒間相去三寸。轅端橫木下立小輪二，其徑三寸，鐵軸貫之。左小平輪一，其徑一尺二寸，出齒十二；右小平輪一，其徑一尺二寸，出齒十二。中心大平輪一，其徑四尺八寸，圍一丈四尺四寸，出齒四十八，齒間相去三寸。中立貫心軸一，高八尺，徑三寸。上刻木為仙人，其車行，木人指 南。若折而東，推轅右旋，附右足子輪順轉十二齒，擊右小平輪一匝，觸中心大平輪左旋四分之一，轉十二齒，車東行，木人交而南指。若折而西，推轅左旋，附左足子輪隨輪順轉十二齒，擊左小平輪一匝，觸中心大平輪右轉四分之一，轉十二齒，車正西行，木人交而南指。若欲北行，或東，或西，轉亦如之。詔以其法下有司制之。
技術實現思路
大家都說差動齒輪式指南車的指向精度高。但是，在路面不平的條件下未必精確，尤其是一側車輪遇到坑洼多時車輪轉角大于另側，路面寬度小于輪距時將會出現這種情況，相當于向另一側轉彎。雖然車行方向未變，指向卻有變化，出現誤差。離合器式指南車雖然有離合器非順利嚙合會產生誤差，但是可以克服路面坑洼的干擾。兩者相比離合式指南車仍有應用價值，這就是專利技術徑向離合式指南車模型的緣由。模型對啟迪少年的智力有益。文獻中特別要注意的是“轅端橫木下立小輪二，其徑三寸，鐵軸貫之。附足子輪是固定在車輪上的，車輪直徑六尺，輪距也是六尺。中心大平輪節圓直徑四尺八寸，輪型為星狀陽輪，小平輪與中心大平輪嚙合，輪型應當為山狀陰輪。車輪的輪輻數為二十四，輻間向內伸出二十四個山形齒，齒的長度較大。車輪承載全車的重量，輪輻和輪輞必須有一定厚度，加上附足子輪與小平輪的嚙合面應與輪輻內側面有一定距離，小平輪半徑六寸，推算出嚙合時小平輪中心距車體中線距離為30-1-2-6 = 21寸；大平輪與小平輪中心距為24+6 = 30寸;得出大平輪中心距車軸為(30~2-21~2) 'O. 5 = 21. 4寸；左右小平輪夾角小于80度，車輪偏后與牽引點具有很好的自動糾偏性能。嚙合點與大平輪中心距為(21. 4~2+29~2)~0· 5 = 36. 04寸。周長=226. 2寸，每度O. 62832寸。嚙合到脫離3寸需轉角度4. 77度，設為5度。不作為角度10度，總轉角20度，這對于車轅來說明顯偏大，因此用轅端橫木和三寸小輪配合繩索起到放大轅端轉角的作用才是燕肅指南車的設計要領。燕肅離合器式指南車的特征是中心大平輪5與左、右二小平輪12嚙合，二小平輪的支架23、車轅8及中心大平輪的旋轉軸同在一豎直旋轉中心11上，轅橫木9下設的小輪7左右各一，鐵軸貫之；支架上與小輪接觸區為一段前弧形板6，小輪與支架的前弧形板端面接近，繩索10由支架前弧形板端面外端，沿弧形面向內，繞過小輪180度反向，沿切線方向固定在車體上，左右兩套對稱；此結構相當于差速齒輪組的有限局部，小輪充當了行星齒輪的作用，切線方向的一段繩索在小角度內取代了大內齒輪的作用，繩索把復雜的齒輪簡化了，設計簡潔精妙。車轅轉動10度，小平輪支架轉動20度。實質上相當于有限范圍內的角度倍增器。需要設定“不作為角度”，角度過大會出現緩轉時的誤差，角度過小交換頻繁易磨損和出現故障。如何設定需根據實驗敲定或設計可調機構；以上是根據文獻推理的結果。單單有這些結構并不能達到正確指南的目標，需要在嚙合一側“附足子輪”的同時(可以稍有差遲)停止另一側車輪的轉動。故必須在左、右車輪分設止動機構。把橫木等設在前部，可使小平輪支架等前后平衡，設在后部節省空間。具體制作時推敲。停止一側車輪轉動最佳的設阻點是輪輻的遠端，位置在后端與車軸同高處。左右兩個鎖輪桿軸19在車輪后部輪福遠端，左右兩軸后端接近車輪的輪福4后端,長鎖輪桿14平伸向內側，軸的外斜下方設鎖輪桿外段18，借助長鎖輪桿的重量，鎖輪桿外段可嵌入輪輻間，達到停止車輪前進的作用。抬起長木桿釋放車輪由凸輪構成的解鎖機構是在長鎖輪桿14下面設交叉橫桿16,此橫杠連接在外斜下方縱向凸輪軸15上,軸的另一端設一凸輪17 ；左右兩組對稱。凸輪17受控于后弧形板13下平面，當車轅轉角在“不作為角度”范圍直行時，后弧形板13迫使左右兩個凸輪保持外旋，左右長鎖輪桿14被交叉橫桿16托住；車左轉時后弧形板13右移，左側凸輪17內旋，左交叉橫桿16下降，左長鎖輪桿14下降，左鎖輪桿下端18可嵌入輪輻間，車輪停止；反向亦然。若此時短木桿被輪輻阻擋則暫時無動作，一旦車輪旋過此輪輻即刻阻止車輪的前進。小平輪與附足子輪的離合由小平輪的旋轉避免撞擊損壞，車輪的止動設計為如上的非強制動作是必須的。出現一次不及時止動，會造成約3. 75度的誤差，出現幾率小于50%。左右誤差可以抵消。而且小平輪與附足子輪的嚙合過程也會有相似的誤差，會造成約-3. 75度的誤差，出現幾率小于50%。只要隨機發生而非人為影響，燕肅指南車的誤差不會大于7. 5度。燕肅沿用古代流傳的數據，專利技術了木質齒輪離合器的雛形，是一個進步。但拘泥于古代數據，雖然達到指南目標，卻未達指向精確的要求。車體前部有限制車轅8擺動轉角的“橋型”限位木26，不做指南用時可插入兩個楔形木塊27固定車轅。變成不須指南時的運行狀態。本設計按照指南車的文獻,解讀出兩小輪放大車轅轉動角度的重要作用，使離合速度加快一倍；同時設計了另側車輪非強制鎖定的可延遲原理；用簡單的附件完成了無指南任務時的工況轉換。證明指南車的設計是成功的，后人沒有解析出它的原因是技術規范與現代的差異和流傳資料過于簡單。分析認為隨機誤差的產生是可能的，又是可以左右相互抵消的，故而誤差不大。指南車將能夠實現準確定向的功能，證明離合式指南車是可行的歷史專利技術。附圖說明圖I燕肅指南車輪系圖大平輪5星型48齒，二小平輪12山形12齒，二附足子輪2山形24齒，合計120齒。轉向時另側小平輪和附足子輪嚙合。二足輪直徑六尺，輪距六尺，繩索10從前弧形板6外端繞小輪7半周固定在車廂上。轉向側車輪后部鎖輪桿外段18鎖定車輪。“橋型”限位木26限定車轅以旋轉中心11為中心旋轉的轉向角度，避免損壞齒輪。圖2指南車各部件名稱示意圖。車輪由輪輞1，附足子輪2，輪轂3，輪輻4構成；車轅8的轅橫木9下有小輪7，繩索10自前弧形板6外端沿弧面繞小輪半周返回車廂側壁；前弧形板和后弧形板及左右小平輪12均在旋轉支架上，支架以旋轉中心11為心在繩索的帶動下擺動約20度；大平輪5與小平輪始終保持嚙合；后弧形板13控制凸輪，凸輪外旋時，凸輪軸15帶動交叉橫桿16使長鎖輪桿14抬高，鎖輪桿軸19外旋，鎖輪桿外段內旋，車輪可轉動；后弧形板離開凸輪17時，凸輪軸內旋，交叉橫桿下落，長鎖輪桿下落，鎖輪桿外段18嵌入輪輻之間，車輪停止。圖3指南車輪系及車輪止動后后視圖。小平輪12和前后弧形板同在支架23上，支架上有小平輪軸承21 ;輪軸橫木本文檔來自技高網...

【技術保護點】
徑向離合器式指南車模型的特征是：中心大平輪5與左、右二小平輪12嚙合，二小平輪的支架23、車轅8及中心大平輪的旋轉軸同在一豎直旋轉中心11上，轅橫木9下設的小輪7左右各一，鐵軸貫之；支架上與小輪接觸區為一段前弧形板6，小輪與支架的前弧形板端面接近，繩索10由支架前弧形板端面外端，沿弧形面向內，繞過小輪180度反向，沿切線方向固定在車體上，左右兩套對稱；在左、右車輪分設止動機構。

【技術特征摘要】
1.徑向離合器式指南車模型的特征是中心大平輪5與左、右二小平輪12嚙合，二小平輪的支架23、車轅8及中心大平輪的旋轉軸同在一豎直旋轉中心11上，轅橫木9下設的小輪7左右各一，鐵軸貫之；支架上與小輪接觸區為一段前弧形板6，小輪與支架的前弧形板端面接近，繩索10由支架前弧形板端面外端，沿弧形面向內，繞過小輪180度反向，沿切線方向固定在車體上，左右兩套對稱；在左、右車輪分設止動機構。2.根據權利要求I所述的徑向離合器式指南車模型的特征是左右兩個鎖輪桿軸19在車輪后部，左右兩軸后端接近車輪的輪輻4后端，長鎖輪桿14平伸向內側，軸的外斜下方設鎖輪桿外段1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：齊運生，
申請(專利權)人：齊運生，
類型：實用新型
國別省市：