基于記里鼓車的純機械記里器的設計

李仁強

摘 要：在中國的歷史長河中，有許多發明蘊藏著中華民族的智慧結晶。中國古代車輛便是如此，記里鼓車是中國古代用于計算道路里程的車，由“記道車”發展而來。它是能夠自動記錄車子走過的路程，是中國古代發明家研制出來的，是中華民族的勞動成果。文章將基于記里鼓車，設計純機械記里器（記里小車），以用于短距離內的距離測量且有精度為1mm的要求。

關鍵詞：記里鼓車；記里器；齒輪；傳動比

引言

記里鼓車的基本原理和指南車相同，是利用齒輪機構的差動關系。記里鼓車的記程功能是由齒輪系完成的。車中有一套減速齒輪系，始終與車輪同時轉動，其最末一只齒輪軸在車行一里時正好回轉一周，車子上層的木人受凸輪牽動，由繩索拉起木人右臂擊鼓一次，以示里程。

通過查詢相關文獻及相關文章，可以得知關于記里鼓車的歷史由來以及其工作原理。在文章中，將基于記里鼓車設計純機械的記里器用于測量長度在5000mm之內的任一距離，精度為1mm。

1 純機械記里器機構

小車為兩輪，在人為推動小車行走時便開始記錄距離。首先，在小車的兩輪之間，通過軸連接使得小車兩輪能夠有同樣的轉速。在軸上，設計出一個能夠安裝齒輪的軸環及鍵槽，以利于齒輪能夠在軸向與軸向固定，使得齒輪與軸同時轉動。

其次，在該軸之上設有第二根軸，用于之后的傳動。在第二根軸上，同樣也會有用于固定安裝齒輪的軸環和鍵槽，在其上安裝第二個齒輪與第一個齒輪嚙合傳動。在軸的最右端，設計出能夠固定安裝錐齒輪的結構以用于錐齒輪的安裝以及傳動。

再次，在錐齒輪出，會有另一個錐齒輪與其嚙合，而另一個錐齒輪則會被固定安裝在第三根軸上。該軸與第二根軸呈90度角，且兩根軸在同一水平面內。在第三軸的另一端，會固結一根小指針，該小指針與第三軸同時轉動，它的作用便是能夠在相應的表盤中讀取小車行走的距離。同時，在第三根軸上，會安裝一個大小合適的凸輪，該凸輪的作用是當凸輪剛好轉到最高處時它會推動頂桿使得頂桿上方的計數器跳動一個數字，小指針與計數器均用于小車行走距離的讀數。以上便是記里小車的整個機構和工作原理。

2 具體傳動比的分配以及小車的參數

該車的小輪其直徑為79.6mm，也就是說，該小車的車輪轉動一圈，該小車前行250mm。該小車上一軸與二軸上的齒輪嚙合，器傳動比為1：2。小齒輪在一軸，其模數m為2.0，齒數為28，大齒輪在二軸，模數m為2.0，齒數為56。錐齒輪嚙合時，大錐齒輪在二軸上，小錐齒輪在三軸上，它們的傳動比為5：1，至此可知，整個裝置機構的總傳動比為2：5。

該機構中有一個表盤，有一個計數器，小指針對應的表盤平均分為100格，小指針與小車車輪的軸傳動比為2：5，當小指針每走動一個，代表小車向前前行1mm。當小指針走過一圈時，也就是三軸上的凸輪轉過一圈，再次達到最高處，推動頂桿，使得計數器跳動，從而達到進位的功能，計數器上每一單位代表該小車向前行走了100mm。以上便是小車內部的一些具體工作參數，該小車的精度可達到1mm，可以說，小車的精度較高。

3 結束語

該記里小車的內部結構圖如圖1所示（為了便于觀察，凸輪機構未畫出），小車車輪直徑為79.6mm，小車的量程為5000mm，精度為1mm。當小車行走一段路程后，需要進行讀數時，需要對指針與計數器同時讀數，假設小指針走過x格，計時器上的數字為y，則可知小車走過的總路程為（100y+x）mm。這種純機械式的記里小車拜托對于機電方面的技術約束，簡單有效，且制造方便，應用場合、應用環境更為廣泛。

參考文獻

[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].高等教育出版社，2013：210-215.

[2]濮良貴，陳國定，吳立君.機械設計[M].高等教育出版社，2013：366-370.

[3]成大先.機械設計手冊[M].化學工業出版社，2002：56-59.