第五十七章 传动机构

在辛广恩筹办“水秀书堂”时，刘云龙在铁铺里用师傅做的各种木器，向铁匠展示各种传动机构。

这些铁匠中除了薄钰还算精通机械外，其他铁匠对机械还基本是门外汉。考虑到今后铁铺要制作各种机械设备，这些机械中要用到各种各样的传动机构，因此刘云龙准备给铁匠们培训，让他们学习后世的各种传动机构。培训时，刘云龙把师傅和师弟们一起喊了过来，让他们一起学习。

他展示的第一种机械运动是四连杆传动平行传动，两个转动杆的长度是一样长的。他向铁匠们解释道，四连杆机构是最简单的传动机构，一个连架杆的轴称为输入轴，另一个连架杆的轴称为输出轴。转动输入轴时，输出轴会在连杆的带动下跟着一起运动。但是，由于两根连架杆是等长的，因此当转动输入轴时，输出轴可能会跟着做同向转动，也可能做反向运动，也就是说这种连杆机构输出的运动方向有不确定性。

说完他摇动了输入轴，把另一个连架杆同向拨动了一下，输出轴果真同向转动了。但是，当摇动输入轴时，把另一个连架杆反向拨动时，输出轴果真反向转动了。

他告诉铁匠们，今后在设计机械设备时，为了防止输出运动方向的不确定性，就要避免采用这种等长连架杆的四连杆传动机构，也即要采用不等长连架杆的四连杆机构。

说完，他把输出轴的连架杆换成稍短一些的，然后再转动输入轴时，输出轴只会跟着做同向的转动，而不会做反向转动。

他展示的第二种机械运动是五连杆机构。

在四连杆机构输出轴的连架杆与连杆之间再连上一根短一些的连杆，就变成了五连杆机构。

当转动输出轴时，输出轴做的是与输入轴反向的转动。

他告诉铁匠们，这种五连杆机构输出的运动，与输入轴的运动方向尽管是一致的，但是输出的速度并不是一致的，而是带有规律的波动性。

说完，他又展示了一遍，铁匠们看到输出轴的速度果真与输入轴的速度不一样，有快有慢，但平均速度是与输入轴速度一样的。

他展示的第三种机械运动是摇摆运动。把一个带有滑槽的木质连杆与铁铺制作的两个一大一小的链轮安装在一起，三个转轴位于同一条直线上，次序分别是连杆轴、小链轮轴和大链轮轴。连杆滑槽内的滑块固定在链条的一个销轴上。当转动大链轮时，链条带着滑块在滑槽内移动，连杆被带动着做摇摆往复运动。

他展示的第四种机械运动是利用棘轮让轮子做单向运动。

在一个棘轮上用一个棘爪卡住，当转动棘轮时，棘轮只能向没棘爪卡住的方向转动，而不能向反方向转动。

他设计的倒链中就使用了棘轮原理。

他展示的第五种机械运动是锥齿轮差动传动。

这个传动机构有两个大锥齿轮、两个小锥齿轮组成。两个大锥齿轮，一个有75个锥齿，为输入齿轮，一个有76个锥齿，为输出齿轮。输入齿轮、输出齿轮都固定在机架的两端。两个小锥齿轮都有20个锥齿，用一根传动轴将这2个小锥齿轮安装在两端，并斜着与两个大锥齿轮连接。

当输入轴转动时，传动轴带动输出轴转动。输入轴转动一圈时，转动了75个齿，传动轴的两个小齿轮也转过了75个齿，在输出轴的锥齿轮上滚过了75个齿，而输出轴有76个齿，也就是说输入轴转动一圈时，输出轴还差1个齿没有转动。

他告诉铁匠们，这种机械叫差动减速器，传动比是76:1，你们看完这次展示后，好好想一想，为啥它的传动比是76:1。

他展示的第六种机械运动是往复运动。

把一个连架杆通过一个连杆与一个滑杆连接，滑杆伸入一个滑槽内。

当转动连架杆时，滑杆在连杆的带动在滑槽内做往复运动。

他告诉铁匠们，即使连架杆做匀速转动，滑杆的往复运动并不是匀速的，而是慢、快、慢、快的，有规则的波动性。如果我们把滑杆作为主动杆，连架杆作为被动杆的话，匀速来回拉动滑杆时，连架杆的转速就不是匀速的，也是呈规则的波动性。

今后的蒸汽机、内燃机都有活塞，都是往复运动，因此刘云龙必须把这种运动方式告诉铁匠们。

他展示的第七种机械运动是利用螺线来实现匀速往复运动。

安装在机架上的是两个同样规格的齿轮，每个齿轮的齿辐上刻有两条反向的等长的螺线槽，两个齿轮里的螺线是对称的。把两个等长的连架杆一段用轴卡在齿辐的螺线槽内，另一端与连杆相连。当匀速转动一个齿轮时，另一个齿轮也随之匀速转动，卡在螺线槽内的连架杆带动连杆做匀速运动。由于螺线槽是有一定长度的，因此连杆并不会一直向外做匀速运动，当连杆轴走到螺线的一端时，齿轮并不能继续转动，必须反向匀速转动才能运动，连杆就向内做匀速运动。这样就实现了往复运动。

薄钰问道：“你这个齿辐里的槽叫什么槽？”

刘云龙说道：“这种槽叫螺线槽。”

“什么叫螺线？”

“螺线是一种曲线，在平面中以一根横轴和垂直轴的交点为定点，以平面中的除定点外的任何一个点为动点，这个动点与横轴有一个夹角，动点与定点之间有一定的距离。当这个距离随着与与横轴间夹角的增加同比例增加时，动点形成的轨迹就称为螺线。今天给大家展示的螺线叫阿基米德螺线。今后我会给你们中一些读过书的人仔细培训的。”

在高等数学中，常见的螺线有阿基米德螺线、对数螺线、双曲螺线等，刘云龙不可能让大家都能理解，只能在今后对铁匠中县学、府学毕业的人进行培训（或专门进修）后，他们才能懂什么叫螺线。

薄钰又问道：“你这种运动有具体的应用吗？”

刘云龙说道：“有。”

说完，他把另一个连杆装在齿轮的另一个方向。

当匀速转动齿轮时，两个连杆同时向外做匀速运动；当反向匀速转动齿轮时，两个连杆同时向内做匀速运动。

刘云龙说道：“你们设想一下，假如我们在这两个连杆的端部都装上卡子，连杆的一张一合是不是能抓东西了？我们可以把它称为机械手。”

铁匠们一听，有道理呀。

他展示的第八种机械运动是后世的日内瓦驱动器。

这个驱动器有主动轮和从动轮组成，从动轮上有五个等分的直边凹槽，凹槽之间有一个向外的凸缘，共有5个凸缘，其中4个凸缘的向内凹的弧形，1个凸缘有一个向外凸的弧形。主动轮上有一个销子，这个销子在转动时，可以**从动轮的凹槽。但是，当这个销子遇到从动轮有外凸的凸缘时就被卡住了，不能继续做转动，必须反向做转动。主动轮反向转动时，遇到从动轮有外凸的凸缘时又被卡住了。

历史上，这种驱动器最早起源于钟表制造中心日内瓦，因此被称为日内瓦驱动器。其最初的应用是用来保护发条，防止发条过紧或过松。后来被广泛应用于电影放映机、点钞机、自动采样机等。

他展示的第九种是十字块联轴运动。

他拿出两个轴，每个轴的端部各有一个圆盘，圆盘上开有凹槽。又拿出一个圆盘，这个圆盘的两侧有两个凸块，这2个凸块相互垂直，也即它们的投影呈“十”字形。把这个圆盘的凸块分别**两个轴圆盘上的凹槽时，两个轴就连在一起了，转动一根轴时，另一根轴也转动了。

他的织布厂的长轴是通过键销将短轴连成长轴的，刘云龙通过这个展示想告诉铁匠们，州的连接不仅仅有键销连接，还有十字滑块连接。

他展示的第十种运动是利用凸轮来实现往复运动。

把一个开有长方形孔的滑杆用两个卡块卡住，滑杆可在卡块间自由运动。在滑杆长方形孔的两侧装上可转动的卡轴，然后在长方形孔内装上一根轴，轴上再安装一个有三个等分弧形叶片的凸轮。当凸轮转动时，卡轴与凸轮叶片**后，带动滑杆来回做往复运动。

由于2个卡轴间的距离是不变的，因此滑杆的运动也是匀速往复运动。

......

他利用师傅的木铺给他制作的木器，向铁匠们展示了三十多种传动机构，然后和铁匠们讨论这些机构的应用，这些传动机构在今后的机械设备研制中都会派到用处。

讨论时，师傅和师弟们也一起参加了。今后刘云龙会让师傅的木铺制作木工机械。

他本想向大家展示后世蒸汽机、水力发电机、柴油机上经常使用的“飞锤离心调速器”机构，但由于还没有气体、液体驱动的活塞，只能待今后再向大家展示了。

这天，刘万禄还没出门，刘万福就赶了过来。

刘万禄问兄长，来的这么早，有啥事？

刘万福说道，刘大紫家孙媳妇难产死了。

刘大紫是刘云龙爷爷刘大富的堂哥，也就是说刘大紫的孙媳妇是刘云龙的远亲。刘万福实际上是代表刘大紫家来报丧的。

在古代，女人生孩子是最怕的就是难产。遇到妇女难产时，即使接生婆很有经验，90%的情况下，产妇和孩子都会因难产而死亡。因此在古代，女人生孩子就相当于在过鬼门关。

如在后世，医学发达，采用剖腹产后，可确保母子平安。

在苏州地区，村上有人死亡后，无论与死者是否为亲属关系，本村及邻村的村民都要去吊唁的。吊唁的规矩是不能断黑，也就是说吊唁者必须赶在太阳落山前。

于是，刘万禄带领全家去了水车浜给刘大紫的孙媳妇吊唁，以示哀悼。

从水车浜回城的路上，刘云龙发誓一定要办一家医院，把后世的剖腹产用于孕妇生孩子，抢救难产孕妇。