又称司南车，相传为黄帝所作，亦有说周公所作，实际上大约是西汉问世。《西京杂记》记载有：“司南车，驾四，中道”。东汉的张衡、三国时魏国的马钧都曾造过指南车，其后历代史书差不多都有指南车的记载。如《晋书·舆服志》说：“司南车，一名指南车，驾四马，其下制如楼，三级；四角金龙衔羽葆；刻木为仙人，衣羽衣，立车上，车虽回运而手常南指”。《宋书·礼志五》说：“其制如鼓车，设木人于车上，举手指南。车虽回转，所指不移”。《南齐书·祖冲之传》说：“冲之改造（指南车之）铜机，圆转不穷而司方如一”。但是，这些记载都过于简略，对其构造、原理都未述及，而且各代所造之指南车都很快流失。也即是说，各代都是在无资料记载和实物的情况下重新制造。只是到宋代的史籍才对燕肃和吴德仁制造的指南车有较详细的记述。燕肃曾任宋仁宗时的工部郎中，他于天圣五年（1027年）在“……至国朝，不闻得其制”的情况下，“创意成之”，造了一部指南车。吴德仁曾任宋徽宗时的内省侍，他于大观元年（1107年）对燕肃所造之指南车进行了改进。
《宋史·舆服一》中对燕肃、吴德仁所造指南车的大小、规格、型制，以及内部的齿轮结构、齿轮大小和齿数等都有相当详细的记述。根据这些记载和近人的研究，我们可以对指南车的结构和原理有一个大致的了解。指南车的车身为一辕双轮车，车箱为重构结构，上立一本人，引臂南指。
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（向左）转弯时，车辕前端向左移动，而后端向右（向西）移动，即将右侧传动齿轮放落，使车轮的转动能带动本人下方的大齿轮向右转动，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（向右）转弯时，则左侧的传动齿轮放落，使大齿轮向左转动，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。
《宋史·舆服一》中对燕肃、吴德仁所造指南车的大小、规格、型制，以及内部的齿轮结构、齿轮大小和齿数等都有相当详细的记述。根据这些记载和近人的研究，我们可以对指南车的结构和原理有一个大致的了解。指南车的车身为一辕双轮车，车箱为重构结构，上立一本人，引臂南指。
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（向左）转弯时，车辕前端向左移动，而后端向右（向西）移动，即将右侧传动齿轮放落，使车轮的转动能带动本人下方的大齿轮向右转动，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（向右）转弯时，则左侧的传动齿轮放落，使大齿轮向左转动，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。
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