Google+ 機動學論壇(TALKING MECHANISMS): 記里鼓車--古代凸輪和齒輪的結合運用

2007年6月16日 星期六

記里鼓車--古代凸輪和齒輪的結合運用

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B92605305 石子賢

這不是指南車哦,他是中國古代老組先的智慧結晶--記里鼓車



中國古代能自報行車里數的車制。

它是利用漢代鼓車改裝而成。車中裝設具有減速作用的傳動齒輪和凸輪槓桿等機械。車行一里, 車上木人受凸輪的牽動,由繩索拉起木人右臂擊鼓。

據考證,記里鼓車和指南車都是東漢以後出現的。這種車僅用作帝王出行時的儀仗。最早提到此車為機械構造的是《南齊書•輿服誌》,文內有"機械在內"的記載。

對車上齒輪機械的詳細記述,始見於南宋岳珂《愧郯錄》。在《宋史•輿服誌》中也記述了此車的內部機械和傳動情況。

據誌中所記,此車有兩種設計,一為天聖五年(1027)內侍盧道隆所獻造法:

一為大觀元年(1107)內侍吳德仁所獻的另一造法。盧法除沿用宋以前一里擊鼓外,還增設十里擊鉦。盧法採用六個齒輪為一組的齒輪系減速。其傳動是足輪在地面轉一周,立輪隨轉一周,立輪出齒十八,下平輪出齒五十四,故立輪轉一周時,下平輪轉三分之一周,和下平輪同軸的旋風輪僅三齒,故僅轉一齒,和它嚙合的上平輪為一百齒,故隨之轉一齒。

按盧法定足輪徑為六尺, 圍一丈八尺。足輪轉一周行地三步。盧採用古法六尺為步,三百步為一里,上平輪轉一周即百齒,車行一里。關於報十里情況:小平輪出齒十,上平輪出齒百,小平輪轉一周為十齒,轉十周為百齒即十里。吳法取消十里之制,恢復古法一里之制,改為木人同時擊鉦鼓以報里數。除二足輪外,僅用四個齒輪。

吳法木人擊鉦鼓使用凸輪原理,文中對關捩撥子記述較詳。兩家車制的構造都是利用齒輪傳動的逐漸減速,使凸輪拉動木人,用音響表達里數的。

近代對《宋史•輿服誌》中記里鼓車的復原研究,最早始於1914年翟理斯發表的《中國記里鼓車》,文中介紹了合金遜以現代工藝進行的復原。1925年張萌麟發表《宋盧道隆吳德仁記里鼓車之造法》,對宋史文中刊誤做了校正,並整理出齒輪系的組合。


上圖為1937年王振鐸對記里鼓車進行的模製復原圖,復原的記里鼓車是根據宋代盧道隆、吳德仁兩家記里鼓車齒輪機械結構的設計:在齒輪組合上僅採用盧法一里之制,對木人擊鼓採用吳法的關捩撥子結構。車的形制採用東漢孝堂山畫像鼓車。

中國記里鼓車的創造,是近代里數表、減速器發明的先驅,是科學技術史上的一項重要貢獻。

下圖為中國古代能自報行車里數的車制──記里鼓車復原模型



參考資料1:http://203.72.198.245/web/Content.asp?ID=39031
參考資料2: 新華網

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