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“木牛流马”的动力原理是什么

作者:淮南象牙塔
日期:2021-06-10 15:44:26
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一、木牛流马是存在的。分为木牛与流马。史载建兴九年至十二年(231年-234年)诸葛亮在北伐时所使用,其载重量为“一岁粮”,大约四百斤以上,每日行程为“特行者数十里,群行三十里”,为蜀汉十万大军提供粮食。不过,确实的方式、样貌现在亦不明,对其亦有不同的解释。

二、原理是利用重心的摆动实现车的向前移动。详细解释如下:

一离地三尺、长四尺、高六寸的水平木条,木条左端削成车把形,右端有品字形的三个孔。再设想这样的两条木条被布置成人力车的左右两辕。再设想在两个品字形的顶孔间插有一条三尺长的轴,在品字形的下面的两个孔中各用小轴铰装着一条可以沿该小轴摆动的、另一端顶地的木柱,这个有四条腿的人力车就是木牛。

木牛:四轮车的车厢上装上牛头,双辕装上前、后撑杆轴,长短撑杆铰接在撑杆轴上,双辕再铰接在车体上,摇动双辕撑杆撑地而促使车轮转动。

流马:双轮车的车厢上装上马头,双辕装上前、后撑杆轴,长短撑杆铰接在撑杆轴上,双辕再固接在车体上,摇动双辕撑杆撑地而促使车轮转动。

扩展资料:

民国时有学者对其考证,一种说法就是木牛乃是当时四川矿工们所用的“木牛车”,流马则是一种叫“快马子”的窄长小船。

木牛流马设计成“牛”“马”这样难看形象,原因主要有两个:一方面是以牛或马造型便于隐藏山林间,不利被敌军发现,另一方面“牛”“马”可起到装神弄鬼的迷惑作用。

而木牛流马“人不大劳,牛马不食”证明以人力驾驭。聪明的诸葛亮制造了轮腿神妙配合的运载工具木牛流马。

即人一推,轮子中间动,使四腿上下运动不停;而牛马前进过程中,腿着地,受上方粮板重压,又杠杆式使另两条腿翘高,而人配合使重心移至后面高起双腿上,实际手腕一压之下,木牛流马就前进了车轮一个直径路程。

这样反复一抬一压,又有四腿可垂直伸缩上下运动配合山道坡度而行。也正是因为这样,司马懿派出的侦哨探知后惊的目瞪口呆、叹为观止。

木牛流马还有一个特殊之处就是“防盗”。也就是说在运粮过程中,如果被敌军发现或者拦截时,如果抵挡不住,弃粮逃跑时,只要推行者要木牛流在轮毂隐蔽部位插入事先配套制好的榫头(可能有一个插榫头的配套工具。

类似内六角扳手之类的东西),使轮子不能转动,敌军运不走。在这种情况下,敌军唯一能做的只是有用火来烧毁。

至于为什么会在后来没有全面推广下去,那是因为后来随着时代的进步,随着朝廷和百姓对道路的重视,修的道越来越宽越来越平,同时又发现圆的车轮更实用更快,农村普遍使用的独轮车和两轮板车就是后来的改进版和创新版。木牛流马因为极其“笨重”,后来便逐渐退出了历史的舞台。

参考资料:百度百科——木牛流马



“木牛流马”的动力原理如下:
从木牛的结构上看,它采用了助力机构,里面可能加有飞轮机构。从他的运行来讲,里面采用的有齿轮机构,曲柄连杆机构。人推动木牛时,里面的曲柄连杆机构通过齿轮带动飞轮,飞轮运行起来后,又因为飞轮的惯性,给木牛以助力,这样,就达到了省力的目的。

木牛流马,为三国时期蜀汉丞相诸葛亮发明的运输工具,分为木牛与流马。史载建兴九年至十二年(231年-234年)诸葛亮在北伐时所使用,其载重量为“一岁粮”,大约四百斤以上,每日行程为“特行者数十里,群行三十里”,为蜀国十万大军提供粮食。不过,确实的方式、样貌现在亦不明,对其亦有不同的解释。


从木牛的结构上看,它采用了助力机构,里面可能加有飞轮机构。从他的运行来讲,里面采用的有齿轮机构,曲柄连杆机构。人推动木牛时,里面的曲柄连杆机构通过齿轮带动飞轮,飞轮运行起来后,又因为飞轮的惯性,给木牛以助力,这样,就达到了省力的目的。
流马的结构,其实是一辆板车,只不过改变了它的重心和轴承部分,使它比以前的板车用起来省力一些。
关于书上说这个为牛什么,那个为牛什么,这只不过是中国人的习惯,用来增加木牛的神秘性而已,就像周易上说的,什么马像什么之类的。
木牛有四足,其实是轮子,在古代,没有专业的机械术语,所以有些零部件的表达,和现在的会不一样。
有猜测木牛是用脚走路的,可是这要用液压机构,在当时的条件下,这是不可能的。用手来摇,也不可能。因为这样用的机构太多,有些机构,在当时还没有发明。
关于扭转牛舌就不能行走,道理很简单,里面有防反转的棘轮机构。
当然,我也只是根据三国演义里的记载推测。不过应该不会差得太远。我现在手头没有详细的关于木牛流马的资料,只是根据我的经验推测。
也可能有复杂化的想象,不过我觉得这样比较合理,这样采用的结构比较简单,符合当时的生产力状况。
我们的先贤似乎是联手保留下一个千古之谜,以考验我们后人的智慧。
编辑本段研究和发展
古谜从此吸引着世世代代的探谜人。远不说,仅从1956年以来,全国各地就自发成立了7个木牛流马研究会。然而,探谜的结果是古谜本身的真实性首先被怀疑和否定,一个“独轮推车说”似成千年定论。早在宋代,高承就在其《事物纪事》一斗中写道:“木牛即今小车有前辕者,流马即今独推者是。”当代史学家范文澜先生认为:“木牛是一种人力独轮车,有一脚四足。”总而言之,大多数研究者、考古者都认为,所谓木牛流马并不是什么造物奇观,而是传说的神化和记载者的夸张与误会。
但总还是有“爱认死理”,坚信古籍的记载不会是虚妄之笔,坚信木牛流马确有其物,并试图将其造出来的人。1986年,新疆工学院王湔高级工程师在学院及所在机械系支持下,由日本商家赞助,做成了三件木牛流马。每一件就是一架四足步行机,手扶后边的双辕就能使之曲迈步行走。美中不足的是,其不具备负重功能,行李一压,就走不动了。负重行走这个难题仍未能解决。
突破的机会似乎留给了陕西汉中市的洋县农民郭统霄。
说起来,他造木牛流马纯属偶然。1997年春节期间,电视连续剧《三国演义》播放,郭统霄天天和朋友们聚在一起观看。当看到木牛流马这一集时,有人见郭统霄异常兴奋,就与他打趣“你爱捣鼓,你能把木牛流马捣鼓出来,我就服你。”他连想都未想就说能。并立即投入紧张的研制工作。
从一开始,他就坚信,木牛流马的行进应当是用腿,而不是用轮子,只有腿才能在栈道上登台阶。可怎么才能使腿迈动呢?他巧妙地利用物理学中的杠杆和惯性的原理,设计了杠杆连杆结构、平衡结构,调步结构等内部机关,仅用了3个月时间,就试制出了第一批流马。
这匹马长1.4米,高1.1米, 自重17.5公斤,可载重35至40公斤。只需适当加点牵引力或推力,马便可双蹄并进行走,只需把舌头一按,即可将行动机关卡死,这一点,同《三国演义》中描绘一致。
虽然,这第一匹流马的步幅只有20厘米,载重也只有35至40公斤,但它毕竟使一个千古之谜有了一个肯定的答案:木牛流马不是作家的夸张,不是史家的误会,而是实实在在的历史真实!
三国演义里,诸葛亮造木牛流马,用来运送粮草。木牛流马是什么样子,自古以来,莫衷一是。说什么的都有,可是没有一种说法比较符合原状,我想其中的原因,在于搞历史的不通机械,而搞机械的又没有考证这些的习惯。
编辑本段木牛流马之谜
1700多年前,三国时蜀汉丞相诸葛亮发明了木牛流马,可是,木牛流马究竟是一种什么样的运输工具呢?千百年来人们提出各种各样的看法,争论不休。
查考史书,《三国志·诸葛亮传》记载:“亮性长于巧思,损益连弩,木牛流马,皆出其意。”《三国志·后主传》记载:“建兴九年,亮复出祁山,以木牛运,粮尽退军;十二年春,亮悉大众由斜谷出,以流马运,据武功五丈原,与司马宣王对于渭南。”上述记载明确指出,木牛流马确实是诸葛亮的发明,而且木牛流马分别是两种不同的工具,从木牛流马使用的时间顺序来看,先有木牛,后有流马,流马是木牛的改进版。
给《三国志》作注的南北朝时期的裴松之,在注中引用了现在已经失传的《诸葛亮集》中有关木牛流马的一段记载,对木牛的形象作了描绘,对流马的部分尺寸作了记载,但是因为没有任何实物与图形存留后世,使得后人对木牛流马的认识始终是凤毛麟角、云山雾罩。
诸葛亮造出木牛流马200年后,南北朝时期的科技天才祖冲之据说造出了木牛流马。《南齐书·祖冲之传》说:“以诸葛亮有木牛流马,乃造一器,不因风水,施机自运,不劳人力。” 令人难以理解的是,他同样也没有留下任何详细的资料。
但是关于祖冲之造出木牛流马的记载为自动机械的观点提供了佐证,这是关于木牛流马的一个主要观点,认为三国时利用齿轮制作机械已为常见,后世所推崇的木牛流马,应该是一种运用齿轮原理制作的自动机械。
在陕西省汉中市勉县的黄沙镇,史料记载这里是诸葛亮当年造木牛流马的地方。据考证,诸葛亮当年在8年北伐中,木牛流马总共用过3次,木牛流马就是从这里出发,走过250公里的栈道,到达前线祁山五丈原。
当地的老人向我们描绘了传说中的木牛流马:“木头做的马头,再有其他零星的小块组成马身子,再组上马腿,肚子中间安上齿轮,木马后边有一个扳手,操作时一压走一步,再一压走一步。”从这个传说中可以看出,木牛流马是有齿轮的,而且似乎也运用了杠杆原理。
前不久,在河北省泊头有一个普通的乡村教师梁国君说他自己就复原了木牛流马,而且非常成功。我们的记者抱着极大的兴趣专程去那里看了看。
梁国君做的木牛流马形状都是四条腿,肚子中空,可以载重物的木制机械。按下和抬起马的脖子,流马就会迈开腿行走;木牛是通过按压后面的双辕行走。据梁国君介绍,他做的木牛流马在原理上与史料记载相符:“‘木牛牛仰双辕,流马形制如象。’木牛后面有一个长长的省力臂,就是双辕;流马的省力臂就是它长长的马脖子,就是形制如象。”更为巧妙的是,梁国君在他的流马上实现了暗锁功能,把舌头扭转,马头就被锁住,就无法行走,这一点跟《三国演义》中的描绘非常吻合。
但是梁国君复原的木牛流马遭到另一派的反对,陕西省汉中市勉县博物馆馆长、陕西省三国文化研究中心主任郭清华认为,木牛流马不可能是四条腿的:“栈道是木板铺的,中间的缝隙宽窄不一,四条腿怎么能在带缝隙的板上走呢?就是在非栈道的道路上行走,它也是爬坡的,需要前面拉,后边推,四条腿没办法拉也没办法推。所以木牛流马肯定是带轮子的。”
郭清华为什么认为木牛流马应该是带轮子的呢?这也能从史料记载上找到依据。郭清华认为,木牛流马应该是四轮小车:“制木牛流马法里,介绍流马的时候说,流马有前轴和后轴。大家都知道装轮子的才叫轴,一个轴装两个轮子,所以我认为它应该是四轮。”
木牛流马究竟是带轮子的还是四条腿的呢?北宋的陈师道有下面一段文字记载:“蜀中有小车,独推载八石,前如牛头;又有大车,用四人推,载十石,盖木牛流马也。” 宋代高承写的《事物纪原》中也有记载:“木牛即今小车之有前辕者;流马即今独推者。” 清代满族水利专家麟庆也把当时水利工程中使用的土车说是陈师道记载的木牛流马:“土车,独轮料土,兼载稗编。蜀相诸葛亮出征,始造木牛流马,以运饷。今之土车独推,犹存储葛遗制。”木牛是有前辕的独轮车,流马是没有前辕的独推小车,这也是一种关于木牛流马的主要观点。但是即使是宋代的记载,也离三国时期有了1000多年,这种观点究竟有多大的可信度呢?
清华大学古文献研究所教授冯立升认为,木牛流马基本上可以定论是一个独轮车,因为综合各种史料和各种文献的证据来看,独轮车的可能性最大。
为了弄清三国时期栈道的情况,我们来到了褒河谷口,这里是褒斜栈道的起点,位于汉中市北20公里,1700多年前,诸葛亮的木牛流马就是从这里起程把粮草运往前线。
令人意想不到的是,古代的栈道非常平缓,并不陡峻。原来古代人开通褒斜栈道是非常聪明的,他们选择了在秦岭山中最缓的一条道路,不知不觉就上了山,然后不费劲就下去了。在这样的道路上四条腿的机械无论如何也比不上轮子的效率高,所以当时的木牛流马不太可能是四条腿的行走机械,而四轮车的可能性更小,因为四轮车作为转向控制是更难的,就是在平地上,四轮车的转弯都不是很灵便的,所以放到那个特殊的条件下可能性更小。
从栈道情况分析,似乎只有独轮车才最有可能是历史上的木牛流马。也许有人会问,如果木牛流马是独轮车的话,记载中,木牛是一脚四足,这个四足在独轮车里面怎么体现呢?还有就是一些部件的名称包括暗藏的机关如何解释呢?
《木牛流马》可能会打破常规定律:
我们都知道,《三国演义》上的木牛流马一直是一个迷,也让无数人为之痴迷。当时的生产条件简单,远不及现代,但是“木牛流马”的构造看起来简单易行,也符合当时的情况。如果当时把“木牛流马”写的神乎其神,也许我们很早就会把它当成神话的东西而弃之不顾了,但是就因为书上写的符合当时的情况,所以我们就不能不怀疑当时可能真的有木牛流马的问世。可是时代的久远和小说的戏剧性让我们又有些一筹莫展。
就现在来说,“木牛流马”如果真的象书中所描述那样可以不吃不喝还能走,这显然是不符合现在科学上的能量守恒定律的。因为如果“木牛流马”要行走,必定会消耗能量,当时当时肯定没什么石油、天然气之类的能源物质,它又不吃不喝,它从那里得到能量?这是值得考虑的问题。如果要造出象小说里描述的那种木牛流马来,就必须抛弃现在的“能量守恒”定律。同样,要造出“木牛流马”也必定会打破影响我们数代的“能量守恒”定律,必定是一个另世界瞩目的事迹。历史上有无数个迷团需要我们去解决,这可能只是一个虚构的物品,但是在迷团未揭开之前,谁也不能否认它的存在。

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