《宋史·輿服志》里記載了燕肅制作的指南車結(jié)構(gòu)，它是利用離合原理來實現(xiàn)指南的。

然而這種指南車在轉(zhuǎn)彎的時候必須先停下來，原地轉(zhuǎn)完之后才能繼續(xù)前行，這在使用時是非

常不便的。而且，它的誤差也比較大，遠(yuǎn)沒有古籍中說的那么神。于是一些學(xué)者認(rèn)為古代的

指南車應(yīng)該采用了差動輪系，轉(zhuǎn)彎的時候就不必停下了，誤差也比燕肅指南車要小很多。

其原理，簡單來說就是根據(jù)左右輪轉(zhuǎn)動速度的差來調(diào)整小木人的指向，使之保持指向

南方。

差動輪系是指具有兩個或兩個以上自由度的輪系，也就是說它可以有兩個輸入。圖中

車上的齒輪所組成的就是一個差動輪系，兩個車輪就是兩個輸入，車上的小木人則是輸出。

我們先來看它的左邊部分，如圖，左邊的車輪上固定有一個齒輪，這個齒輪通過一個

惰輪帶動中間的齒輪。

再看它的右邊部分，如圖，和左邊不一樣的是它中間是上下兩個固定在一起的齒輪，

下面的齒輪由附在車輪上的齒輪驅(qū)動，再通過上面的齒輪，帶動中間的齒輪轉(zhuǎn)動。

最后看它的中間部分。首先是最下面的齒輪，實際上是由一個直齒輪和一個錐形齒輪

組成。

接著是四個行星輪，中間的豎桿和行星架固定在一起，當(dāng)行星輪公轉(zhuǎn)的時候豎桿就會

跟著旋轉(zhuǎn)，從而帶動其頂部的小木人旋轉(zhuǎn)。

最后是上面的齒輪，和下面的齒輪一樣，它也是由一個直齒輪和一個錐形齒輪組成的。

當(dāng)指南車行進時，上下兩個齒輪的轉(zhuǎn)向是相反的。當(dāng)它們的轉(zhuǎn)速相等時，也就是指南

車直行時，行星輪只做自轉(zhuǎn)，行星架不動，豎桿也不動。

當(dāng)指南車轉(zhuǎn)彎時，左右輪的轉(zhuǎn)速不一樣，中間部分上下兩齒輪的轉(zhuǎn)速也就有了差異，

行星輪除了自轉(zhuǎn)之外還會公轉(zhuǎn)，并使行星架轉(zhuǎn)動，從而使豎桿和其頂部的小人轉(zhuǎn)動。最后，

控制各齒輪間的傳動比，使小人的轉(zhuǎn)動正好抵消車身的轉(zhuǎn)動，便可實現(xiàn)小人一直指向南方。

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