基于记里鼓车的纯机械记里器的设计

李仁强

摘 要：在中国的历史长河中，有许多发明蕴藏着中华民族的智慧结晶。中国古代车辆便是如此，记里鼓车是中国古代用于计算道路里程的车，由“记道车”发展而来。它是能够自动记录车子走过的路程，是中国古代发明家研制出来的，是中华民族的劳动成果。文章将基于记里鼓车，设计纯机械记里器（记里小车），以用于短距离内的距离测量且有精度为1mm的要求。

关键词：记里鼓车；记里器；齿轮；传动比

引言

记里鼓车的基本原理和指南车相同，是利用齿轮机构的差动关系。记里鼓车的记程功能是由齿轮系完成的。车中有一套减速齿轮系，始终与车轮同时转动，其最末一只齿轮轴在车行一里时正好回转一周，车子上层的木人受凸轮牵动，由绳索拉起木人右臂击鼓一次，以示里程。

通过查询相关文献及相关文章，可以得知关于记里鼓车的历史由来以及其工作原理。在文章中，将基于记里鼓车设计纯机械的记里器用于测量长度在5000mm之内的任一距离，精度为1mm。

1 纯机械记里器机构

小车为两轮，在人为推动小车行走时便开始记录距离。首先，在小车的两轮之间，通过轴连接使得小车两轮能够有同样的转速。在轴上，设计出一个能够安装齿轮的轴环及键槽，以利于齿轮能够在轴向与轴向固定，使得齿轮与轴同时转动。

其次，在该轴之上设有第二根轴，用于之后的传动。在第二根轴上，同样也会有用于固定安装齿轮的轴环和键槽，在其上安装第二个齿轮与第一个齿轮啮合传动。在轴的最右端，设计出能够固定安装锥齿轮的结构以用于锥齿轮的安装以及传动。

再次，在锥齿轮出，会有另一个锥齿轮与其啮合，而另一个锥齿轮则会被固定安装在第三根轴上。该轴与第二根轴呈90度角，且两根轴在同一水平面内。在第三轴的另一端，会固结一根小指针，该小指针与第三轴同时转动，它的作用便是能够在相应的表盘中读取小车行走的距离。同时，在第三根轴上，会安装一个大小合适的凸轮，该凸轮的作用是当凸轮刚好转到最高处时它会推动顶杆使得顶杆上方的计数器跳动一个数字，小指针与计数器均用于小车行走距离的读数。以上便是记里小车的整个机构和工作原理。

2 具体传动比的分配以及小车的参数

该车的小轮其直径为79.6mm，也就是说，该小车的车轮转动一圈，该小车前行250mm。该小车上一轴与二轴上的齿轮啮合，器传动比为1：2。小齿轮在一轴，其模数m为2.0，齿数为28，大齿轮在二轴，模数m为2.0，齿数为56。锥齿轮啮合时，大锥齿轮在二轴上，小锥齿轮在三轴上，它们的传动比为5：1，至此可知，整个装置机构的总传动比为2：5。

该机构中有一个表盘，有一个计数器，小指针对应的表盘平均分为100格，小指针与小车车轮的轴传动比为2：5，当小指针每走动一个，代表小车向前前行1mm。当小指针走过一圈时，也就是三轴上的凸轮转过一圈，再次达到最高处，推动顶杆，使得计数器跳动，从而达到进位的功能，计数器上每一单位代表该小车向前行走了100mm。以上便是小车内部的一些具体工作参数，该小车的精度可达到1mm，可以说，小车的精度较高。

3 结束语

该记里小车的内部结构图如图1所示（为了便于观察，凸轮机构未画出），小车车轮直径为79.6mm，小车的量程为5000mm，精度为1mm。当小车行走一段路程后，需要进行读数时，需要对指针与计数器同时读数，假设小指针走过x格，计时器上的数字为y，则可知小车走过的总路程为（100y+x）mm。这种纯机械式的记里小车拜托对于机电方面的技术约束，简单有效，且制造方便，应用场合、应用环境更为广泛。

参考文献

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[2]濮良贵，陈国定，吴立君.机械设计[M].高等教育出版社，2013：366-370.

[3]成大先.机械设计手册[M].化学工业出版社，2002：56-59.