第468章 工部(二)
他们离开了烟熏火燎的铸铜坊,走向另一处院落。
这处院落,门口挂着「机巧房」的牌子。
与铸铜坊的热火朝天不同,这里安静得能听到自己的心跳。院内是一座三层高的木楼,窗明几净。
楼内,十几名年纪各异的匠人,正各自伏在案前,借着从窗户透进来的明亮天光,专心致志地打磨着手中的零件。
严振放轻脚步,领着杨九狼走上二楼。
二楼中央,摆放着一个巨大的、半成品的机械装置。
它由众多青铜和熟铁打造的齿轮、连杆、轴承交错组成,结构之复杂,令人眼花缭乱。
“这是……观星之器?”徐燕跟在后面,忍不住低声惊叹。
“此乃「乾坤仪」,确有观星之用。”一个声音从旁边传来。
说话的是一名中年文士,他穿着工部的吏员服饰,但气质儒雅,手中正拿着一张图纸,在和旁边的老匠师讨论着什么。
他叫张何,是工部的主事,也是这架乾坤仪的总设计师。
他口中的乾坤仪应该是一种简化版的「浑天仪」。
“张主事。”严振与他打了声招呼,然后介绍道,“这位是杨九狼,杨县子。”
张何对杨九狼点了点头,算是打过招呼,随即又将注意力转回到眼前的难题上。
他指着乾坤仪上一组互相啮合的齿轮,对严振苦笑道:“尚书大人,又卡住了。”
严振走上前,拿起那组出了问题的齿轮。那是一大一小两个青铜齿轮,每一个轮齿,都是由匠人手工用锉刀一点点磨出来的。
“还是老问题?”严振问。
“是。”张何叹了口气:
“单个齿轮,看着都天衣无缝。但只要一联动,转不上三圈,就开始错位、卡顿。我们检查了数遍,轴心没有偏,尺寸也对得上。可它就是……不顺。”
说着,他亲自摇动旁边的一个手柄,试图驱动那组齿轮。
‘咯…咯吱…铛!’
大齿轮带动小齿轮,艰难地转动了不到半圈,两个齿轮的轮齿就死死地卡在了一起,发出一声刺耳的金属摩擦声,再也动弹不得。
这类问题,杨九狼在制造车床的时候便遇过。
主要原因在于齿形曲线不标准和加工精度过低。手工锉磨无法保证每个轮齿的曲面完全一致。
当多个齿轮联动时,微小的误差会累积放大,导致应力集中和运动干涉,最终卡死。
标准的传动齿轮需要采用渐开线齿形,才能保证传动比恒定,且对中心距误差不敏感。
上面的机械理论,对眼前的这群工匠来说、自然是没有概念。
杨九狼伸出手,轻轻抚过一个轮齿的侧面。他的指腹能清晰地感觉到上面细微、不规则的凹凸和锉痕。
“杨县子,可有高见?”张何见他看得认真,便忍不住问了一句。
他虽然性情高傲,但也是个纯粹的技术狂人。他听闻杨九狼打造出各种车床,于是不耻下问。
关于齿轮,那是一个极其庞大且复杂的学科,杨九狼没有直接给张何讲解其中的原理。
他收回手,目光在周围扫了一圈,最后落在张何手中的图纸上。
“借纸笔一用。”
“来人,取纸笔来!”张何立刻吩咐。
很快,一名小吏捧着一个木盘快步走来。盘中放着的,并非寻常的麻纸与毛笔,而是一张洁白的纸,和一支削尖了的铅笔。
严振在一旁解释道:“杨县子,这白纸是在京城买的,而铅笔是老夫上次向你讨要的。”
“京城有白纸卖啦?”杨九狼略感意外,看来萧霆的动作不慢。
“两个月前就有了,”旁边的张何接过话头,白纸对他这种老工匠的帮助非常之大:
“只是价钱不菲,三十二文一张。听闻杨县子也能造此物,莫非……”
“京城的白纸并非我所造。”杨九狼摇头,没有多言。这是他与萧霆之间的商业机密。
说完,他接过纸笔,环顾四周,又道:“还需一把直尺,一个圆规。”
“圆规?”张何一愣,这是营造、绘图常用的工具,机巧房里自然不缺。他立刻让人取来一套铜制的绘图工具。
杨九狼将白纸铺在旁边一张平整的案几上,用镇纸压好。
周围的匠人们都围了过来,连严振和张何也屏息静气,想看看这个年轻人到底能弄出什么玄虚。
只见杨九狼先用直尺在纸上画出两条相互垂直的基准线。
接着,他拿起圆规,以两条线的交点为圆心,画了一个圆。这个圆,在001的辅助下,不大不小,正好是他脑中计算出的齿轮基圆。
基圆是形成渐开线的根本。所有渐开线都由一条直线沿其基圆作纯滚动时,直线上任意一点的轨迹所形成。
然后,他做出了一个让所有在场工匠都看不懂的动作。
他将直尺的一端紧紧贴着那个圆的边缘,然后让尺身沿着圆周缓缓滚动,
同时,铅笔的笔尖紧贴着直尺的另一端,随着尺子的滚动,在纸上划出了一条优美的曲线。
不断重复着这个动作,在基圆之外,便能画出了一圈对称且饱满的曲线。
那曲线的弧度,与工匠们平日里用锉刀凭感觉磨出的圆弧形轮齿,截然不同。
“这……这是何种画法?”一名老匠师忍不住喃喃自语。
他画了一辈子图,从未见过如此画一条曲线的。他们画弧线,要么用圆规,要么用各种弧度的模板,或者干脆就是靠手上的功夫。
张何死死盯着杨九狼的笔尖,他的大脑在飞速运转。
他看出来了,那条曲线的生成,与那个基圆和那把直尺的滚动,有着严密的数理关系。这不是随手画的,而是「算」出来的。
在001的实时校准下,杨九狼的动作快而精准。
不过一炷香的功夫,一个完美的渐开线齿轮图样,便跃然纸上。他又用同样的方法,画出了与之啮合的另一个小齿轮。
张何的呼吸变得有些急促,他一把抢过那两张图纸,通过想象、在自己脑中模拟齿轮反复转动,
他脸上的表情从疑惑,到惊喜,最后化为一种近乎痴迷的狂热。
“妙……实在是妙!”他喃喃道,“以直线滚圆,生出此等曲线……为何我从未想过?”
在齿轮研究方面,他本就是一位造诣颇深的老工匠,有些理论一点便破。
“多谢杨县子解惑。”张何抱拳向杨九狼郑重一揖。
“举手之劳,张主事不必如此。”杨九狼把手中的铅笔递回给旁边的小吏。
“这是应该的,杨县子可是帮我们解决了一个大难题。”严振出来打圆场,
他同样被杨九狼的这一手画图给惊艳到。
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