想象壹根水平木條離地三英尺,四英尺長,六英寸高。木條的左端切成車把形狀,右端有三個鋸齒形的孔。想象這兩塊木頭排列成人力車的左右軸。設想在兩個銷形的頂孔之間插壹根三尺長的軸,在銷形下方的兩個孔中鉸接壹根可沿小軸擺動,另壹端支在地上的木柱。這輛四條腿的人力車是壹只木牛。
劉媽是壹個開口向上的木箱,在靠近左右側壁上緣的垂直中心線上有壹個洞。木牛三尺長的軸穿過流馬的兩個孔,流馬可以在軸上來回移動。為了不讓箱子裏的小米、大米等負載左右移動,有縱向隔板把箱子分成兩部分,先把糧食裝進袋子再裝進箱子。
當木牛展開前後腿時,它可以隨時停在斜坡上。分叉程度受到四英尺長車軸上的限位釘的限制。當軸柄向前拉下壓時,銷頂孔移至銷左孔上方,即重心移至前腿。此時,銷釘的右孔被撬高,即後腿被空氣不用力擡起,在重力或銷釘對轉輪的推動作用下,向前腿靠攏。當重心移動到銷子的左孔時,木牛已經向前移動了半步,這時就會被掀翻。這時可以拉起手柄,快速向前拉,使針頂孔向後移動到針右孔上方,使重心落在後腿。向前拉的結果是後腿叉開,前腿被馬身上流動的針向前推。木牛就這樣走完了剩下的半步。
在木牛的上下動作下,飄馬會像流浪漢壹樣來回搖擺。什麽時候拉手柄上、下、拉前,當然需要配合浮馬的擺動頻率,所以操作必須有壹定的技巧和經驗。浮馬只要保持平穩的擺動,對操作者來說絕對是最省力的。木牛在直路下坡跑時,可以全自動。此時可以利用安裝在轉輪上的道釘將水平板條和前後腿擡起並壓住。或許是受到魯班的木車馬的啟發,三國時期的諸葛亮發明了木牛流馬,用它在崎嶇的棧道上運送口糧,而且“人不努力,牛不吃飯。”相對於王充對魯班木車馬的寥寥數語,《三國誌》《三國演義》對諸葛亮木牛馬的描寫生動、傳神、極其細致。但不知道為什麽,陳壽和羅貫中對制作木牛劉媽的原理和技術只字未提。
木牛的制作方法是這樣的:“方腹曲頭,壹足四足;頭在衣領裏,舌頭在腹部。多帶少做:壹個單獨的旅行者是幾十英裏,壹個團體旅行者是二十英裏。彎刀是牛頭,兩個是牛腳,橫的是牛項圈,轉的是牛腳,蓋的是牛背,方的是牛肚子,掛的是牛舌頭,彎刀是牛肋骨,刻刀是牛牙齒,豎的是牛牛角,細的是牛鞅,攝影師是牛秋軸。牛擡頭,六步走,牛四步走。每頭牛馱著十個人壹個月的食物。人不努力,牛不吃。”浮馬制法曰:“肋長三尺五寸,寬三寸,厚二寸:左右相同。”前軸孔分為直徑四寸和兩寸。前腳孔分兩寸,前軸孔四寸五分,寬壹寸。前保險杠孔除前腳孔外分為兩寸七分,孔長兩寸,寬壹寸。後輪軸洞分為壹英尺五分鐘沒有前保險杠,大小和以前壹樣。後腳孔分墨,後軸孔三寸五分,大小和以前壹樣。後保險杠孔通過去掉後腳孔分為兩寸七分。
木牛流馬
之後Chuck去後保險杠孔把墨水分成四寸五分。前保險杠長壹英尺八英寸,寬兩英寸,厚壹英寸五分鐘。後保險杠等等。兩個方形膠囊,八分厚,兩英尺七英寸長,壹英尺六英寸五分高,壹英尺六英寸寬:每個膠囊容納兩米和三個水桶。從肋孔處移開七寸:前後壹樣。上桿孔分壹尺三寸,孔長壹寸五分,寬七分:八孔相同。前後腳寬二寸,厚壹寸五分。鏟子的形狀像壹頭大象,長四英寸,直徑四英寸零三分。光圈中的三足杠長二尺壹寸,寬壹寸五分,厚壹寸四分,與杠耳相同。"
1700多年前,三國蜀漢宰相諸葛亮發明了木牛流馬,但這是壹種什麽交通工具呢?千百年來,人們提出了各種觀點,爭論不休。
查史書,《三國誌·諸葛亮傳》記載:“亮長於智謀,得失連弩,皆出其不意。”《三國誌·帝王傳》記載:“建興九年,梁回祁山,運牛,退糧;十二年春,得知群眾出斜谷流馬。據武功五丈原、司馬王玄、渭南。”上面的記載明確指出,木牛劉媽確實是諸葛亮的發明,木牛劉媽分別是兩種不同的工具。從使用牧牛劉媽的時間順序來看,先有牧牛,後有劉媽,劉媽是牧牛的改良版。
南北朝時期的裴松之,註釋《三國誌》,引用了現在已經失傳的《諸葛季良》中關於木牛流馬的記載,並對木牛流馬的形象進行了描述,記錄了流馬的壹些尺寸。但由於沒有實物和人物留給後人,對木牛流馬的了解始終是鳳毛麟角。
諸葛亮制作木牛流馬後200年,相傳是南北朝時期的科學天才祖沖之制作了木牛流馬。《南齊祖沖之傳》說:“諸葛亮木牛流馬,是為了造器,不是因為風水,而是因為機器,不需要人力。”令人難以理解的是,他也沒有留下任何詳細信息。
但是,祖沖之創造《牧牛劉媽》的記載為《牧牛劉媽》的主要觀點“自動機械”提供了佐證。認為三國時期用齒輪制造機械已很普遍,後世推崇的木牛劉媽應該是利用齒輪原理制造的自動化機械。
在陜西省漢中市勉縣黃沙鎮,史料記載這裏是諸葛亮制作木牛馬的地方。據考證,諸葛亮在八年北伐中三次使用牧牛劉媽。正是從這裏,木牛劉媽走了250公裏的棧道,到達了旗山五丈原前線。
當地壹位老人曾這樣描述傳說中的木牛流馬:“木頭做的馬頭,再用其他零散的碎片組成馬的身體,再把馬的腿組裝起來,肚子中間裝上壹個齒輪。特洛伊馬後面有壹個扳手。操作時,壹步壓壹步。”從這個傳說可以看出,木牛流馬是有齒輪的,似乎也是利用了杠桿原理。
梁制作的木牛流馬,都是四足空心腹的木制機器,可以負重。按壓並擡起馬的脖子,流動的馬會張開雙腿行走;木牛靠壓後面的雙軸行走。據梁說,他所作的木牛流馬,原則上與史書記載相符:“木牛流馬似象。”木牛後面有壹條長長的省力臂,是雙軸;流馬的省力臂是它長長的馬頸,形似大象。更微妙的是,梁立刻意識到了秘密鎖定他的功能流。他壹扭舌頭,馬頭就被鎖住了,走不了路,非常符合《三國演義》裏的描寫。
然而,梁恢復的牧牛卻遭到了另壹派的反對。陜西省漢中市勉縣博物館館長、陜西省三國文化研究中心主任郭清華認為,牧牛劉媽不可能有四條腿:“棧道是用木板鋪成的,中間的空隙不壹樣。四條腿如何在有縫隙的木板上行走?就算走在非棧道上,也是爬坡,需要前拉後推。妳不能用四條腿拉或推它。所以,木牛壹定是有輪子的。”
為什麽郭慶華認為木牛流馬要有輪子?這在歷史記載中也可以找到。郭慶華認為,木牛劉媽應該是四輪車:“木牛劉媽的制作方法中,在介紹劉媽時,說劉媽有前軸,有後輪軸。大家都知道壹個輪子就是壹個軸,壹個軸配兩個輪子,所以我覺得應該是四個輪子。”木牛流馬是有輪子的還是四條腿的?北宋有如下文字記載:“蜀中有壹小車,獨推八石,前似牛頭;還有壹輛大車,四個人推,載十塊石頭。"宋代高澄所著《物本原》壹書中也有記載:"木牛者,今有車之前軸;這匹馬是今天唯壹的推手。"清代滿族水利專家林青也說,當時水利工程用的土車是《陳師道》記載的木牛流馬:"土車,單輪,望填土,運稗子。".蜀國丞相諸葛亮出征,開始造木牛流馬運送俸祿。今土車獨推,葛遺風猶存。”牧牛是有前軸的獨輪車,劉媽是沒有前軸的獨輪車,這也是關於牧牛劉媽的壹個主要觀點。但即使是宋朝的記錄也比三國時期多1000年。這種觀點可信度有多大?
清華大學古代文學研究所教授馮認為,木牛基本上是獨輪車,因為綜合各種史料和文獻分析,它是獨輪車的可能性最大。
為了搞清楚三國時期棧道的情況,我們來到了寶坻谷口,這是寶坻斜棧道的起點。位於漢中以北20公裏處,1700多年前諸葛亮的木牛馬就是從這裏出發,向前方運送糧草的。
令人驚訝的是,古代的棧道非常平緩,並不陡峭。原來古人開坡道是很聰明的。他們選擇了秦嶺最慢的路,不自覺的爬上了山,然後毫不費力的下山。在這樣的道路上,四足機器無論如何效率都不如輪子,所以當時的木牛不太可能是四足移動機械,四輪車的可能性就更小了,因為四輪車作為轉向控制的難度更大,即使在平地上,四輪車轉彎也不是很靈活,所以更不可能放在那種特殊條件下。
從棧道分析,歷史上似乎只有獨輪車最有可能是木牛。有人可能會問,如果牧牛劉媽是獨輪車,那麽據記載牧牛有壹只腳和四只腳。這種四足動物如何體現在獨輪車上?還有,包括隱藏器官在內的壹些部位的名稱怎麽解釋?
最近,澳大利亞學者康宏對母牛劉媽提出了新的解釋。認為牧牛劉媽是壹個由齒輪組驅動的絞車索道系統。在雲貴川的深山裏,類似的系統還在使用。
古籍記載:“木牛腹方,頭彎,壹足四足.....特旅者數十裏,團旅者二十裏。”.....人走六英尺,牛走四步。壹天二十裏,人家不努力。基於這壹描述,傳統觀點認為,木牛流馬應該是壹種類似木牛流馬的交通工具。妳壹天可以走20英裏。因為兩千年前的科技水平不可能產生這樣的交通工具水平,所以壹般認為這只是壹個傳說。造成這種誤判的原因是對壹天走20裏的主體是人還是木牛的誤解。把“壹天走二十裏,人卻不努力”聯系起來,我們就可以清楚地理解“壹天走二十裏”是人——推絞盤的人,木牛根本沒去。
這項新的研究首先提出了壹個問題:母牛劉媽是如此容易使用,他們應該大力推廣和流通。然而,牧牛劉媽不僅沒有得到大眾的推廣,就連諸葛亮也沒有在當時的所有地方經常使用牧牛劉媽。這說明木牛流馬的使用有相當大的局限性。通過分析諸葛亮對木牛流馬的使用,可以初步得出這種局限性主要表現在地域環境上。蜀漢位於今天的四川,道路崎嶇,多為盤山公路。直線距離不遠的山之間,走盤山公路又遠又難,架設絞車和索道無疑是壹種快捷方便的方式。現在川滇山區的索道還是主要的交通工具,山民去趕集還得靠它。絞盤式索道不能在其他地區廣泛使用,所以牧牛劉媽沒有得到推廣。諸葛亮在離開祁山之前,已經南征孟獲,雲貴高原廣泛使用的索道,他應該有所耳聞。根據其功能,牧牛劉媽應該是壹個絞車和索道與變速錐齒輪組或蝸桿和渦輪驅動。絞盤需要穩定。所以做成牛的形狀,以示堅固。索道上的吊桶需要輕便快捷,所以做成馬的形狀,以顯示其敏捷。也有可能木牛是重型運輸機,有絞盤和索道,馬是輕型運輸機。《三國演義》第壹百二十回“司馬懿占北原余偉橋,諸葛亮出牧牛劉媽”,描寫諸葛亮六出祁山,七擒孟獲,對中原產生巨大影響,發明了壹種新的運輸工具叫牧牛劉媽,解決了幾十萬大軍的糧草運輸問題。這個工具比現在更先進。
先看書中對木牛流馬的介紹:方肚彎頭,壹只腳。
四條腿,頭在領,舌在腹,多擡少走,壹個人走幾十裏,壹群人走二十裏。掛的人是牛的舌頭,彎的人是牛的肋骨,刻的人是牛的牙齒,立的人是牛的角,牛舉起兩根軸。人走六英尺,牛走四步。
劉媽:肋骨長3英尺5英寸,左右兩邊是壹樣的。前軸孔分四寸,前腳孔分四寸五分,有兩個方囊。
從書中的敘述來看,木牛是相當於發動機的設備,流馬只是裝東西的裝置,相當於汽車車廂。
從結構上來看,木牛采用的是助力機構,內部可能會加入飛輪機構。從他的操作來看,裏面使用的有齒輪機構和曲柄連桿機構。當人們推木牛時,裏面的曲柄連桿機構通過齒輪帶動飛輪。飛輪運轉後,由於飛輪的慣性幫助木牛,從而達到省力的目的。
劉媽的結構實際上是壹種滑板車,只是改變了重心和承重部件,比以前的滑板車更省力。
關於書上說的這頭牛那頭牛,只是中國人的壹種習慣,增加木牛的神秘感。就像周易說的,馬是什麽樣子之類的。
木牛有四條腿,其實就是輪子。古代沒有專業的機械術語,所以有些零件的表達和今天不壹樣。
有猜測說木牛是用腳走路的,但這需要液壓機構,在當時的條件下是不可能的。用手搖是不可能的。因為這樣用的機構太多了,有些機構當時還沒有發明出來。
扭舌頭走不動的原因很簡單。內部有防反轉棘輪機構。
當然,我只是根據《三國演義》中的記載推測。但應該不會太遠。我現在手頭沒有關於母牛劉媽的詳細資料,只是根據我的經驗推測。
可能會有復雜的想象,但我覺得比較合理,這樣采用的結構比較簡單,符合當時的生產力狀況。據《諸葛亮集》中記載,木牛的類型為:“木牛腹方,頭曲,壹足四足,頭在中,舌在腹。多提少做,所以要有用,不要小;特旅幾十裏,團旅二十裏。彎刀是牛頭,兩個是牛腳,橫的是牛項圈,轉的是滿的,蓋的是牛背,方的是牛肚,掛的是牛舌,彎刀是牛幫,刻刀是牛牙,豎的是牛角,細的是牛鞅,攝影師是牛鞭軸。牛擡頭,六步走,牛四步走。扛著壹歲的糧食,壹天走二十裏,人不辛苦。”
“多載少行”是指載的多了,速度就慢了(這是附在力力學原理上的,同等功率下,力與距離成反比)。“宜大用,不宜小用”,因為架設絞車索道是壹項大工程,必須大用,不能僅僅為了運壹點糧食而架設木牛索道。“特旅是幾十裏,團旅是二十裏。”這裏的“專旅者”和“團旅者”指的是推絞盤的人,而不是木牛流馬。“特行者”指壹人推。由於推力小,需要加大驅動輪直徑,從而增加距離(幾十裏)。很多行人都比較強勢,可以減少距離。講究“群行者二十裏”,“人走六步,牛走四步”。攜帶壹年的谷物,每天走20英裏,這是壹致的。這是戰士們壹天推絞車的工作量。這也說明木牛可能用了壹套錐齒輪,類似於現在汽車的變速箱,人少推的時候加大距離,人多推的時候減小距離。“折彎機是牛頭,兩個都是牛腳”是壹個凹輪,包括壹個滾筒和兩個側擋板。這與現有的絞盤相同。它可以雙向運行,索道沿著凹輪的上下凹槽運行。橫的應該是上軸軸瓦和軸座,轉的應該是錐齒輪組,蓋的應該是牛背,方的應該是牛肚子(底架),掛的應該是牛舌頭(肖劍下垂靠重力)
“折彎機是牛幫手(它是壹個彎曲的手柄,類似於現在的汽車變速箱的手柄)”和“雕刻工是壹個牛牙”(與牛舌相匹配的有齒防退輪,牛牙也可能是壹組將水平旋轉的絞車變成垂直方向的驅動輪轉換裝置。“直立者為牛角”可能是牛背突出的豎管,比如中空的,可以理解為加油的潤滑裝置,“瘦人為牛鞅”,“攝影師為牛鞭軸”,牛舉兩軸(絞盤的兩根推桿現在是十字形),木牛可能用兩根平行的推桿,或者壹根推桿的兩端穿過中心軸孔。還有壹種可能是“牛背上有兩個軸”,意思是木牛有兩個軸,用來把木牛固定在其他固定物上,比如樹和石頭。今天的絞盤也用於兩點固定。)關鍵是那句“壹個行人走六尺,壹頭牛走四步”。以前研究者認為“牛走路”就是牛走路,其實不是。它的本意是:推絞車的人走六尺,木牛的軸轉四圈。也有可能輪子上有齒,像自行車上的齒盤擋住索道防止打滑。“人走六步,牛走四步”是指推絞車的人每走六步轉四個牙。“扛壹歲糧”(150-200斤)“壹天走20裏”是說推絞盤的人壹天走20裏,不是木牛,所以人不努力。
綜上所述,牧牛是壹種重型運輸工具,是絞車和索道的結合體,其核心部分是壹組將水平驅動的絞車變成垂直旋轉的錐齒輪傳動裝置。牛頭、牛腳、牛領、足足、牛舌、牛幫、牛牙、牛角、牛鞅、牛鞭軸、雙軸,都是木制牛從動力到傳動、工作、制動、潤滑的成套設備的組成部分。牛的腳是底座,牛的肚子是身體,牛的背是車篷,索道上掛著食物袋是為了兩座山的高度差。小說中司馬懿的木牛流馬的舌頭翻過來之後就不能動了,因為舌頭是防退器,當舌頭沿著它的軸線翻向另壹邊的時候,就變成了防進器。此時只能反向推動絞車,不能正向推動。其實它的作用是:把這裏的貨物運到另壹個地方,把牛舌轉到前面,把那裏的貨物運到這裏,把牛舌轉到反面。因為司馬懿不知道這個功能,牛舌翻了之後就推不動了。
史書中對特洛伊馬的介紹實際上是壹個掛在索道上的裝有糧食的木箱。可以理解為在高差較大的情況下,依靠重力從壹個高度滑到底部的壹套索道裝置,當然也可以理解為壹套裝置。劉媽是與牧牛配套的裝糧工具。由於制作木牛較為復雜,史書主要介紹其零件結構,而流馬較為簡單,故只詳細列出其制造尺寸。
據《三國誌》記載,建興九年,梁回到岐山,用木牛運糧,退兵...十二年春,梁得知眾出斜谷(另壹路)運馬,據武功五丈原,與司馬為渭南。“我們可以理解,以前出祁山的路線,山間距小,就用木牛,三年後出斜谷,山間距大,就用流馬。機械,既有簡易索道。這種結構只適用於交通不便的山區,不適用於平原地區的交通,所以不能廣泛推廣。