专利名称：指南车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种指示装置，尤其是一种指南车。
技术背景 指南车，又称司南车，是中国古代用来指示方向的一种机械装置。它与指南针利用地磁效应不同，它是利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人(即指向装置)指示方向。不论车子转向何方，木人(即指向装置)的手始终指向南方，“车虽回运而手常指南”。指南车除了是古代一种指示方向的车辆，也作为帝王的仪仗车辆。指南车起源很早，历代曾几度重制，但均未留下资料。它利用齿轮传动系统和离合装置来指示方向。在特定条件下，车子转向时木人手臂仍指南。指南车的自动离合装置显示了古代机械技术的卓越成就。车箱内部设置有一套可自动离合的齿轮传动机构。当车子行进中偏离正南方向，向东(左)转弯时，东辕前端向左移动，使车轮的转动能带动木人下方的齿轮向右转动，恰好抵消车辆向左转弯的影响，使木人手臂仍指南方。当车子向西(右)转弯时，则使能带动木人下方的齿轮向左转动，以抵消车子右转的影响。而车子向正前方行进时，车轮与齿轮系是分离的，因此木人手臂所指的方向不受车轮转动的影响。如此，不管车子的运动方向是东西南北，或不断变化，车上木人的手臂总是指向南方，起着指引方向的作用。
发明内容基于此，有必要提供一种利用齿轮传动系统正确指示方向的指南车。一种指南车，包括第一、第二车轮，分别与所述第一、第二车轮联动的第一、第二传动轮系，及设置在所述第一传动轮系或第二传动轮系上的指向装置；所述第一传动轮系包括与第一车轮同轴设置的第一左锥齿轮、与第一左锥齿轮啮合的第二左锥齿轮、与所述第二左锥齿轮同轴设置的行星轮系、及与所述行星轮系同轴设置的齿轮组；所述第二传动轮系包括与第二车轮同轴设置的第一右锥齿轮、与第一右锥齿轮啮合的第二右锥齿轮、与所述第二右锥齿轮同轴设置的右齿轮；所述第二传动轮系还包括与所述右齿轮啮合的所述行星轮系，及与所述行星轮系同轴设置的所述齿轮组；所述指向装置设置在所述齿轮组上。在优选的实施方式中，所述行星轮系包括与所述第二左锥齿轮同轴设置传输的第一锥齿轮、与第一锥齿轮啮合的行星轮、与行星轮啮合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述齿轮组同轴设置传输；所述第一传动轮系中第一左锥齿轮与第二左锥齿轮构成第一级传动，第一锥齿轮与行星轮形成第二级传动，行星轮与第二锥齿轮形成第三级传动。在优选的实施方式中，所述行星轮系中第一锥齿轮与行星轮的传动比为1:1，所述行星轮与第二锥齿轮的传动比为1:1。在优选的实施方式中，所述行星轮系还包括与所述行星轮连接的行星架、及设置在所述行星架上的行星架齿轮，所述行星架齿轮与所述右齿轮啮合；所述第二传动轮系中，所述第一右锥齿轮与第二右锥齿轮形成的第二传动轮系第一级传动比为1:1，所述右齿轮与所述行星架形成的第二传动系第二级传动的传动比为2:1，所述行星轮系形成的第二传动系第二级传动传动比为1:2。在优选的实施方式中，所述齿轮组的输入轮与所述第二锥齿轮与同一传输轴固定传输，所述右齿轮为圆柱齿轮。 在优选的实施方式中，所述齿轮组还包括与所述输入轮啮合的第二齿轮、与所述第二齿轮同轴设置同向传输的第三齿轮、与所述第三齿轮哨合的第四齿轮。在优选的实施方式中，所述指向装置的转动轴与所述第四轮同轴设置，所述输入轮与第二齿轮、及第二齿轮与第四齿轮为两对圆柱齿轮。在优选的实施方式中，所述第一传动轮系或第二传动轮系中所述输入轮与第二齿轮形成第四级传动或第二传动系第四级传动的传动比为2:1，第三齿轮与第四齿轮形成第五级传动或第二传动系第五级传动的传动比为1:1。在优选的实施方式中，所述第一传动轮系或第二传动轮系的总传动比为2:1。在优选的实施方式中，所述第一车轮或第二车轮的轮径等于第一、二车轮之间的轮间距。在优选的实施方式中，所述第一传动轮系或第二传动轮系的总传动比为η: 1，则第一车轮或第二车轮的轮径与第一、二车轮之间的轮间距的关系为(2 31 L)/n=3T d ;其中d为第一车轮或第二车轮的轮径，L为第一、第二车轮之间的轮间距。上述的指南车，分别在第一、第二车轮上设置不同的传动轮系即第一传动轮系、第二传动轮系，指南车向右转动时，第一车轮转动带动与第一车轮同轴设置的第一左锥齿轮向前转动，与第一左锥齿轮啮合的第二左锥齿轮在与第一左锥齿轮的垂直方向上相对转动，并带动与第二左锥齿轮同轴设置的行星轮系传动，行星轮系带动与其同轴设置的齿轮组传动，而带动指向装置转动；即指南车向右转弯时，第一车轮带动第一传动轮系带动指向装置向左转动，恰好抵消指南车向右转弯的影响，指向装置仍指初始方向如南方。当第二车轮向前转动，第二车轮带动与第二车轮同轴设置的第一右锥齿轮向前转动，与第一右锥齿轮啮合的第二右锥齿轮在与第一右锥齿轮的垂直方向上相对转动，并带动与第二右锥齿轮同轴设置的右齿轮与第二右锥齿轮同向转动。右齿轮与行星轮系啮合传动，从而带动与行星轮系同轴设置的齿轮组传动，从而带动指向装置转动；即当车子向左转弯时，第二车轮带动第二传动轮系带动指向装置向右转动，以抵消车子左转的影响，指向装置仍指初始方向如南方。从而实现无论向左转动或向右转动，指南车的运动方向是东西南北，或不断变化，指向装置总是指向不变如初始调整的南方，起着指引方向的作用。且结构简单，实现方便简捷。进一步，指南车向右转动时，第一车轮转动带动与第一车轮同轴设置的第一左锥齿轮向前转动，与第一左锥齿轮啮合的第二左锥齿轮在与第一左锥齿轮的垂直方向上相对转动，并带动与第二左锥齿轮同轴设置的第一锥齿轮与第二左锥齿轮同向转动，与第一锥齿轮啮合的行星轮在与第一锥齿轮的垂直方向上与第一锥齿轮相对反向转动，与行星轮啮合的第二锥齿轮在行星轮的垂直方向上(即与第一锥齿轮同轴平行的方向上)相对转动。与第二锥齿轮同轴设置的齿轮组的输入轮与第二锥齿轮平行同向传输。与输入轮啮合的第二齿轮反向传输。与第二齿轮同轴设置的第三齿轮与第二齿轮同向传输，与第三齿轮啮合的第四齿轮反向传输，从而带动与第四齿轮同轴设置的指向装置与第四齿轮同轴转动。即指南车向右转弯时，第一车轮带动第一传动轮系带动指向装置向左转动，恰好抵消指南车向右转弯的影响，指向装置仍指初始方向如南方。进一步，当指南车向左转弯时，第二车轮向前转动，第二车轮带动与第二车轮同轴设置的第一右锥齿轮向前转动，与第一右锥齿轮啮合的第二右锥齿轮在与第一右锥齿轮的垂直方向上相对转动，并带动与第二右锥齿轮同轴设置的右齿轮与第二右锥齿轮同向转动。右齿轮通过与其啮合传动的行星架齿轮，带动行星架传动，行星架带动行星轮系传动，从而带动与第二锥齿轮同轴设置的齿轮组的输入轮与第二锥齿轮平行同向传输。与输入轮啮合的第二齿轮反向传输。与第二齿轮同轴设置的第三齿轮与第二齿轮同向传输，与第三齿轮啮合的第四齿轮反向传输，从而带动与第四齿轮同轴设置的指向装置与第四齿轮同轴转动，当车子向左转弯时，第二车轮带动第二传动轮系带动指向装置向右转动，以抵消车子左转的影响，指向装置仍指初始方向如南方。
图I为本实用新型一实施例的指南车的传动示意图；图2为图I的指南车的第一车轮转动时的第一传动系的传动方向示意图；图3为图I的指南车的第二车轮转动时的第二传动系的传动方向示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实施例进行具体说明。如图I所示，本实用新型一实施例的指南车100，包括第一、第二车轮20、40，分别与第一、第二车轮20、40同轴连接的第一、第二传动轮系60、80，及指向装置90。第一传动轮系60包括与第一车轮20同轴设置的第一左锥齿轮62、与第一左锥齿轮62啮合的第二左锥齿轮64、与第二左锥齿轮64同轴设置的行星轮系66、及与行星轮系66同轴设置的齿轮组68。第二传动轮系80包括与第二车轮40同轴设置的第一右锥齿轮82、与第一右锥齿轮82啮合的第二右锥齿轮84、与第二右锥齿轮84同轴设置的右齿轮86。第二传动轮系80还包括与右齿轮86啮合的行星轮系66、及与行星轮系66同轴设置的齿轮组68。行星轮系66包括与第二左锥齿轮64同轴设置传输的第一锥齿轮660、与第一锥齿轮660啮合的行星轮662、与行星轮662啮合的第二锥齿轮664。行星轮系66还包括与行星轮662连接的行星架668、及与行星架668连接的行星架齿轮669。行星架齿轮669与右齿轮86啮合。右齿轮86通过与其啮合的行星架齿轮669带动行星架668而带动行星轮系66传动，从而带动齿轮组68传动。指向装置90设置在齿轮组68上。第二锥齿轮664与齿轮组68同轴设置传输。[0038]如图I至图2所示，在第一传动轮系60中第一左锥齿轮62与第二左锥齿轮64构成第一级传动；与第二左锥齿轮64同轴传输的第一锥齿轮660与行星轮662形成第二级传动；行星轮662与第二锥齿轮664形成第三级传动。齿轮组68包括输入轮680。输入轮680与第二锥齿轮664与同一传输轴固定、传输。进一步，齿轮组68为圆柱齿轮组。进一步，齿轮组68还包括与输入轮680啮合的第二齿轮682、与第二齿轮682同轴设置同向传输的第三齿轮684、与第三齿轮684卩齿合的第四齿轮686。输入轮680与第二齿轮682形成第四级传动。第三齿轮684与第四齿轮686形成第五级传动。优选的，第一传动轮系60中，总传动比为2:1。进一步，第一锥齿轮660与行星轮662形成的第二级传动的传动比为1:1。行星轮·662与第二锥齿轮664形成第三级传动的传动比为1:1。输入轮680与第二齿轮682形成第四级传动的传动比为2:1。第三齿轮684与第四齿轮686形成第五级传动的传动比为1:1。如图I及图3所示，第二传动轮系80中，与第二车轮40同轴设置的第一右锥齿轮82与第二右锥齿轮84啮合形成第二传动轮系第一级传动。与第二右锥齿轮84同轴设置的右齿轮86通过与其啮合的行星架齿轮669带动行星轮系66的行星架668形成的第二传动系第二级传动。行星轮系66形成第二传动系第三级传动。齿轮组68的输入轮680与第二齿轮682形成第二传动系第四级传动。第三齿轮684与第四齿轮686形成第二传动系第五级传动。进一步，第二传动轮系80中，总传动比为2:1。进一步，第一右锥齿轮82与第二右锥齿轮84形成第二传动轮系第一级传动的传动比为I: I。右齿轮86通过与其啮合的行星架齿轮669带动行星轮系66的行星架668形成的第二传动系第二级传动的传动比为2: I。行星轮系66形成第二传动系第三级传动的传动比为1:2。齿轮组68的输入轮680与第二齿轮682形成第二传动系第四级传动的传动比为2:1。第三齿轮684与第四齿轮686形成第二传动系第五级传动的传动比为I: I。第一车轮20或第二车轮40的直径为d，第一车轮20与第二车轮40两轮之间的距离为L。当第一车轮20不动，第二车轮40转动，因为指南车的总传动比为2:1，要保证指向装置90的所指方向不变，则第二车轮40转动一圈正好车身转动半圈即转动180度。即(2L) /2= d即L=d。如果传动比为其他值，同理可以推导出轮子直径和距离的关系。如当第一传动轮系或第二传动轮系的总传动比为η: 1，则第一车轮或第二车轮的轮径与第一、二车轮之间的轮间距的关系为(2 π L)/n=Ji d。如图2所示，当指南车100向右转弯时，即当第一车轮20向前转动，第二车轮40停止，与第一车轮20同轴设置的第一左锥齿轮62向前转动，与第一左锥齿轮62啮合的第二左锥齿轮64在与第一左锥齿轮62的垂直方向上相对转动，并带动与第二左锥齿轮64同轴设置的第一锥齿轮660与第二左锥齿轮64同向转动，与第一锥齿轮660与行星轮662在与第一锥齿轮660的垂直方向上反向转动，与行星轮662卩齿合的第二锥齿轮664在行星轮662的垂直方向上(即与第一锥齿轮660同轴平行的方向上)相对转动。与第二锥齿轮664同轴设置的齿轮组68的输入轮680与第二锥齿轮664平行同向传输。与输入轮680啮合的第二齿轮682反向传输。与第二齿轮682同轴设置的第三齿轮684与第二齿轮682同向传输，与第三齿轮684啮合的第四齿轮686反向传输，从而带动与第四齿轮686同轴设置的指向装置90与第四齿轮686同轴转动，实现第一传动轮系60带动指向装置90向左转动，恰好抵消指南车100向右转弯的影响，指向装置90指向不变如指向初始调整的南方。同理，当第一车轮20向后转动，第二车轮40停止。与第一车轮20同轴设置的第一左锥齿轮62向后转动,第一传动轮系60的传动方向与上述的传动方向相反。如图3所示，当指南车100向左转弯时，第二车轮(或右车轮)40向前转动，第一车轮20停止。第二车轮40带动与第二车轮40同轴设置的第一右锥齿轮82向前转动，与第一右锥齿轮82啮合的第二右锥齿轮84在与第一右锥齿轮82的垂直方向上相对转动，并带动与第二右锥齿轮84同轴设置的右齿轮86与第二右锥齿轮84同向转动。右齿轮86通过与 其啮合的行星架齿轮669带动行星轮系66的行星架668传动，行星架668带动行星轮662传动，从而带动与行星轮系66的第二锥齿轮664同轴设置的齿轮组68的输入轮680与第二锥齿轮664平行同向传输。与输入轮680哨合的第二齿轮682反向传输。与第二齿轮682同轴设置的第三齿轮684与第二齿轮682同向传输,与第三齿轮684卩齿合的第四齿轮686反向传输，从而带动与第四齿轮686同轴设置的指向装置90与第四齿轮686同轴转动。实现第二传动轮系80带动指向装置90向右转动，恰好抵消指南车100向左转弯的影响，指向装置90指向不变如指向初始调整的南方。同理，当第二车轮(或右车轮)40向后转动，第一车轮20停止。第二车轮40带动与第二车轮40同轴设置的第一右锥齿轮82向后转动，从而带动整个第二传动轮系80的的传动方向与上述的传动方向相反。当本实施例的指南车100向前直行时，第一传动轮系60与第二传动轮系80的同时进行传动，两个传动轮系的传动运动合成，从而指向装置90不发生转动，指向初始状态如南方。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种指南车，其特征在于，包括第一、第二车轮，分别与所述第一、第二车轮联动的第一、第二传动轮系，及设置在所述第一传动轮系或第二传动轮系上的指向装置； 所述第一传动轮系包括与第一车轮同轴设置的第一左锥齿轮、与第一左锥齿轮啮合的第二左锥齿轮、与所述第二左锥齿轮同轴设置的行星轮系、及与所述行星轮系同轴设置的齿轮组； 所述第二传动轮系包括与第二车轮同轴设置的第一右锥齿轮、与第一右锥齿轮啮合的第二右锥齿轮、与所述第二右锥齿轮同轴设置的右齿轮； 所述第二传动轮系还包括与所述右齿轮啮合的所述行星轮系，及与所述行星轮系同轴设置的所述齿轮组； 所述指向装置设置在所述齿轮组上。
2.根据权利要求I所述的指南车，其特征在于，所述行星轮系包括与所述第二左锥齿轮同轴设置传输的第一锥齿轮、与第一锥齿轮啮合的行星轮、与行星轮啮合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述齿轮组同轴设置传输； 所述第一传动轮系中第一左锥齿轮与第二左锥齿轮构成第一级传动，第一锥齿轮与行星轮形成第二级传动，行星轮与第二锥齿轮形成第三级传动。
3.根据权利要求2所述的指南车，其特征在于，所述行星轮系中第一锥齿轮与行星轮的传动比为1:1，所述行星轮与第二锥齿轮的传动比为1:1。
4.根据权利要求2或3所述的指南车，其特征在于，所述行星轮系还包括与所述行星轮连接的行星架、及设置在所述行星架上的行星架齿轮，所述行星架齿轮与所述右齿轮啮合； 所述第二传动轮系中，所述第一右锥齿轮与第二右锥齿轮形成的第二传动轮系第一级传动比为1:1，所述右齿轮与所述行星架形成的第二传动系第二级传动的传动比为2:1，所述行星轮系形成的第二传动系第二级传动传动比为1:2。
5.根据权利要求2所述的指南车，其特征在于，所述齿轮组的输入轮与所述第二锥齿轮与同一传输轴固定传输，所述右齿轮为圆柱齿轮。
6.根据权利要求5所述的指南车，其特征在于，所述齿轮组还包括与所述输入轮啮合的第二齿轮、与所述第二齿轮同轴设置同向传输的第三齿轮、与所述第三齿轮啮合的第四齿轮。
7.根据权利要求6所述的指南车，其特征在于，所述指向装置的转动轴与所述第四轮同轴设置，所述输入轮与第二齿轮、及第三齿轮与第四齿轮为两对圆柱齿轮。
8.根据权利要求6所述的指南车，其特征在于，所述第一传动轮系或第二传动轮系中所述输入轮与第二齿轮形成第四级传动或第二传动系第四级传动的传动比为2:1，第三齿轮与第四齿轮形成第五级传动或第二传动系第五级传动的传动比为1:1。
9.根据权利要求I至3或5至8任意一项所述的指南车，其特征在于，所述第一传动轮系或第二传动轮系的总传动比为2:1，所述第一车轮或第二车轮的轮径等于第一、二车轮之间的轮间距。
10.根据权利要求I至2或5至8任意一项所述的指南车，其特征在于，所述第一传动轮系或第二传动轮系的总传动比为η: 1，则第一车轮或第二车轮的轮径与第一、二车轮之间的轮间距的关系为(2 31 L) /n= 31 d ;其中d为第一车轮或第二车轮的轮径，L为第一、第二车轮之间的 轮间距。
专利摘要一种指南车包括第一、第二车轮，第一、第二传动轮系，指向装置；第一传动轮系包括第一左锥齿轮、第二左锥齿轮、行星轮系、齿轮组；第二传动轮系包括第一右锥齿轮、第二右锥齿轮、右齿轮、行星轮系、齿轮组；指向装置设置在齿轮组上；上述指南车分别在第一、第二车轮上设置第一传动轮系、第二传动轮系，向右转弯时第一车轮带动第一传动轮系带动指向装置向左转动，抵消车辆向右转弯的影响，指向装置仍指初始方向如南方；当车子向左转弯时，第二车轮带动第二传动轮系带动指向装置向右转动，以抵消车子左转的影响，指向装置仍指初始方向如南方；实现无论向左转动或向右转动，指向装置总是指向初始方向如南方，起着指引方向的作用。
文档编号G01C17/00GK202533087SQ20122005836
公开日2012年11月14日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者周晓舟, 韩建伟 申请人:深圳职业技术学院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
