指南车的工作原理是什么

指南车的工作原理是基于齿轮传动的差速原理。其核心在于，车上设置有一个小木人，这个小木人的手指始终指向南方或北方。

指南车利用了差动齿轮装置，当车辆直线行驶时，左右两车轮的转动角速度相等，因此差动机构不会输出任何信号。然而，当车辆转弯时，两侧车轮的转动角速度不再相同，这时差动机构会输出这一差异，通过指示机构调整小木人的方向，使其始终保持指向南方。

在古代文献中，如《宋史·舆服志》记载，燕肃曾制作了一辆指南车。该车利用离合原理实现指南功能，但在转弯时需要先停下，再在原地转完后才能继续前行，这显然不够方便且容易产生较大误差。

相比之下，现代学者认为，古代更优秀的指南车应当采用差动轮系。这种轮系的原理是利用左右轮转动速度的差异，来调整小木人的指向，使其始终保持指向南方。

具体来说，指南车内部的齿轮组成一个差动轮系。两个车轮作为输入，而车上的小木人则是输出。左边车轮上的齿轮通过惰轮带动中间的齿轮，右边车轮上的齿轮则通过一个固定在一起的上下齿轮组合，下面的齿轮由附在车轮上的齿轮驱动，再通过上面的齿轮带动中间的齿轮转动。中间部分的最下面齿轮由直齿轮和锥形齿轮组成，还有四个行星轮，中间竖杆和行星架固定在一起。

当指南车行进时，上下两个齿轮转向相反。车辆直行时，行星轮只自转，行星架不动，竖杆也不动；车辆转弯时，左右轮转速不同，中间部分上下两齿轮转速有差异，行星轮除自转外还会公转，使行星架转动，从而使竖杆和顶部小人转动。通过精确控制各齿轮间的传动比，让小人的转动抵消车身的转动，从而实现小人一直指向南方。