專利名稱：木牛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
運(yùn)輸工具
背景技術(shù)：
中國古籍《三國志》中記載，三國時(shí)期諸葛亮由于戰(zhàn)爭需要設(shè)計(jì)、制作出木牛流馬用以軍隊(duì)糧，并且在《三國志、武侯傳》中記載有木牛的形態(tài)?，F(xiàn)代的人們對(duì)此有眾多設(shè)計(jì)，使木牛的形狀千姿百態(tài)，如號(hào)為00264520、3 ；200520243322,8 ；200720079792、 1 ；2008200110933,6 20101(^86045、1中國專利。他們把木牛流馬做成一物，或用現(xiàn)代工藝制作出來的與記載不符或不適合長途運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械，對(duì)復(fù)原木牛沒有任何作用。

發(fā)明內(nèi)容
做木牛首先要研究‘木牛法’，根據(jù)實(shí)際為木牛定型?！度龂?、武侯傳》 記載木牛的形制為“木牛者，方腹曲頭，一腳四足，頭入領(lǐng)中，舌著于腹。載多而行少，宜可大用，不可小使；特行者數(shù)十里，群行者二十里也。曲者為牛頭，雙者為牛腳，橫者為牛領(lǐng)，轉(zhuǎn)者為牛足，覆者為牛背、方者為牛腹、垂者為牛舌，曲者為牛肋，刻者為牛齒，立者為牛角，細(xì)者為牛鞅，攝者為牛鞦軸。牛仰雙轅，人行六尺牛行四步。載一歲糧，日行二十里而人不大勞?！边@里有木牛作用效率的描述，更主要的是對(duì)木牛形態(tài)的描述。從《武侯傳》中的記載可以看出木牛的形態(tài)并不是與耕牛一模一樣，木牛只是意義上的牛，說是牛是因?yàn)樗哂懈５哪承┨卣鳎透Ｒ粯佑羞\(yùn)輸糧食的作用。也可以看出與耕牛有許多差異，如“方腹、曲頭、一腳四足、橫領(lǐng)……”等，這些都是與耕牛不同的地方。 可能這個(gè)機(jī)械被叫做木牛了，它的部件只能以牛身上的名稱來命，這些特殊構(gòu)件應(yīng)用特殊作用?！段浜顐鳌分杏涊d的木牛的形態(tài)是直觀的，仿佛一個(gè)人站在那指著木牛說“曲者為頭、雙者為腳、橫者為領(lǐng)……”。它的每個(gè)構(gòu)件站在旁邊的人一眼就能看到，仿佛給我們一個(gè)側(cè)面圖。《武侯傳》中說“木牛者方腹曲頭”，很明確地說明了腹與頭的形狀，腹是方形的， 用來裝糧食的箱子，這是定論。頭是曲形的；，至少應(yīng)有一個(gè)曲面的特點(diǎn)?！耙荒_四足”。耕牛有四條腿，很明顯木牛要比耕牛多一個(gè)著地的腳，它明顯區(qū)別于其他四足，有腳的形狀。“頭入領(lǐng)中”，領(lǐng)頸、脖子，耕牛的領(lǐng)前連牛頭后連牛體，木牛的體沒有別的，只有方腹，領(lǐng)只能在方腹的前上部，后面說“橫者為領(lǐng)”說明是橫向連接?！邦^入領(lǐng)中”說明木牛的頭沒有在領(lǐng)的前面，它在領(lǐng)里?！吧嘀诟埂?，木牛的形態(tài)是直觀的，舌應(yīng)一眼就能被看到，“舌著于腹”說明舌在腹上，腹的前上部是領(lǐng)，領(lǐng)里有頭，舌只能在領(lǐng)下面的腹上。后面又說“垂者牛舌”，說明舌在那垂著。由《三國演義》得知舌是一種制動(dòng)裝置，一般動(dòng)牛舌木牛就不動(dòng)了，那么這個(gè)垂著的牛舌會(huì)不會(huì)在向上翹起時(shí)，就產(chǎn)生制動(dòng)的效果？值得思考。“載多而行少，宜可大用不可小使；特行者數(shù)十里，群行者二十里也。”說明木牛只有運(yùn)輸量大，一個(gè)人操縱幾個(gè)“群行”時(shí)才能用得上，否則不值得。也可以看出“群行者二十里”是經(jīng)過測量的。而“特行者數(shù)十里”就是估計(jì)的數(shù)值了，可能沒有測量過只是估計(jì)，也可能因路況的不同無法計(jì)算。木牛的群行有很大的難度，棧道不寬不能并排幾個(gè)，只能前后幾個(gè)，且不說后面的木?？渴裁捶绞将@得動(dòng)力，單就木牛間的距離就很難保持；它們間的距離應(yīng)保持一定，絕不能一會(huì)遠(yuǎn)一會(huì)近，它們做相同的運(yùn)動(dòng)，走相同的距離，一動(dòng)全動(dòng)，一停全停。下面說“雙者為腳”，豈不與前面所說的“一腳四足”相矛盾嗎？這也只能理解為兩個(gè)有腳特點(diǎn)的構(gòu)件是連在一起的。又說“轉(zhuǎn)者牛足”，說明足是能轉(zhuǎn)動(dòng)的，它是木牛法中唯一說明能轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，可能是木牛的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。牛足應(yīng)在木牛的兩側(cè)，每側(cè)兩足，繼分前后兩足，共四足?！案舱邽榕１?、方者為牛腹、曲者為牛肋”，可以看出牛背是被什么東西覆蓋，由于運(yùn)糧的需要，它應(yīng)是防雨設(shè)施。腹是方形可以裝糧的箱子?！扒摺保扛５睦呤怯杀巢康募怪列馗?，保護(hù)內(nèi)臟器官的曲形骨頭。木牛的肋也應(yīng)是自背而出，位于腹側(cè)的曲形裝置?！翱陶吲｝X”；齒的位置應(yīng)接近于舌，舌的上面是領(lǐng)，領(lǐng)里有頭，齒只能在舌的下面了，應(yīng)有齒型?！傲⒄邽榕＝恰保凰欢ㄔ陬^上，是立著的角，它也應(yīng)有它的作用?！凹?xì)者牛鞅”；牛鞅是牛拉車時(shí)架在脖子上木質(zhì)的，增加受力面積，防止牛領(lǐng)受傷的裝置。這里用“細(xì)”，又該怎樣理解呢？牛鞅上系的是套，套是用繩子做的，木牛是否直接拉套，木牛沒有用木質(zhì)鞅的必要？這根經(jīng)過牛脖子的套，被叫做牛鞅了？“攝者牛鞦軸”；攝拿、取。牛鞦是放在牛后，牛倒車時(shí)靠臀部的作用力，使車后退的裝置?！皵z者牛秋軸”，說明伸手就能拿到的軸就是牛鞦軸。它應(yīng)在牛的后面靠臀的位置， 并應(yīng)有鞦的作用。“牛仰雙轅”；說明木牛在站立時(shí)是仰著的，它的前部要比后部高。我們可以想象一下，木牛動(dòng)起來又是怎樣的呢？可以設(shè)想它的前部下落，站時(shí)仰著走時(shí)下落，一步一站他就會(huì)一落一起；這樣的形態(tài)讓人想到杠桿，它是一個(gè)省力機(jī)械，應(yīng)用杠桿原理是很正常的?！半p轅”說明牛體兩側(cè)有兩根相當(dāng)于轅的構(gòu)件?！叭诵辛摺⑴Ｐ兴牟健?；當(dāng)時(shí)的尺要比現(xiàn)在的小些，每尺約為24. 1cm，六尺約為 145cm，木牛要走四步。耕牛的最高速度是它奔跑時(shí)的速度，兩只前腿邁出，著地往回扒，身體前進(jìn)，后腿前邁，后腿所邁的是重復(fù)前腿的距離，也就是邁前腿、邁后腿兩步耕牛才能完成整體前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)。而木牛前進(jìn)145厘米也可看做邁前腿兩步、邁后腿兩步即四步前行的距離，而邁前腿和邁后腿每步應(yīng)走72. 5cm，這樣木牛的效率才是最高的?！拜d一歲糧”；三國文化研究中心的郭清華主任，明確指出木牛的載重是大米600 斤?！叭招卸铩闭f明木牛一天能走二十里，這個(gè)速度是很慢的，一個(gè)正常成年人步行每小時(shí)的路程是10-12里，二十里只是一個(gè)人兩小時(shí)的路程?！叭瞬淮髣凇保徽f明木牛是需要人操縱的，他只是一個(gè)省力的運(yùn)輸機(jī)械，并不是自動(dòng)機(jī)械。結(jié)合研究、實(shí)踐設(shè)計(jì)出了木牛的側(cè)面圖，如圖1以木質(zhì)材料、以卯榫工藝加工出了木牛，如圖2木牛的結(jié)構(gòu)此木牛是一種運(yùn)輸機(jī)械，它利用了杠桿平衡原理，杠桿省力原理，使以木牛牛體為杠桿，以足軸，體軸為支點(diǎn)，在相互改支點(diǎn)變的情況下，實(shí)現(xiàn)了省力的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)。加上頭，腳，齒，肋轅等特殊構(gòu)件，組成了一個(gè)能適合山路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸機(jī)械。11、12腹是方形的箱子，容積為0. 153m3，前后兩腹，共裝糧600斤，即三國時(shí)期的“一歲糧”。此形狀方便了加工，也實(shí)現(xiàn)了裝糧的功能。其上有蓋，可防日曬，雨林并防止運(yùn)輸中糧食撒落。13后足軸位與牛體上部中點(diǎn)，腳與前足中間的軸——14體軸位于牛體下部中點(diǎn)， 使以牛體為杠桿的運(yùn)動(dòng)，不論以13后足軸為支點(diǎn)，還是以體軸為支點(diǎn)，對(duì)于牛體前后的腹來說都是平衡的。頭、領(lǐng)、腳、和齒又增加了杠桿的長度，使按下牛角，拉起牛齒的每次運(yùn)動(dòng)都是省力的。13后足可繞軸轉(zhuǎn)，16前足為了減少磨擦和適合長途運(yùn)輸裝有兩輪，(應(yīng)叫輇)即轉(zhuǎn)者牛足。人用手拉下1牛角，下按時(shí)，13后足軸帶動(dòng)9后足向前拉動(dòng)，由重力作用后足被拖著向前前進(jìn)73cm，當(dāng)人們拉起牛齒時(shí)，13后足便支掌著地面使牛只能前進(jìn)，這時(shí)16前足及7腳前進(jìn)73cm，往復(fù)兩次，木牛前進(jìn)146cm，即“人行六尺，牛行四步”。7腳是木牛的剎車裝置，人在推木牛上陡坡推不動(dòng)時(shí)，人在前按下1牛角，拉起4 牛齒使牛前行，腳使木牛的前足每走一步都能被支住不動(dòng)，防止后退，下坡時(shí)腳拖地又起到剎車的作用，保障了運(yùn)輸?shù)陌踩?。為了使腳加大與地面的接觸面積，做成了長方形，因其在向前前進(jìn)時(shí)會(huì)遇到障礙物，為了躲避障礙物，前部有向上的斜坡和翹頭，即形似腳型。為增加其牢固性和與轅、足的整體性，把左右兩個(gè)連在一起，即雙者為腳。2頭是角的載體，為了減輕自身重量和便于角的安裝，把它制成曲形，即曲頭。18領(lǐng)是頭的載體，它不但增加了杠桿的長度，還把來自頭的作用力分散至領(lǐng)前與領(lǐng)后，使其牢固耐用。這就是“橫領(lǐng)”與“頭入領(lǐng)中”。1角為了增加杠桿的長度和操作時(shí)的高度，斜插在頭上，當(dāng)“牛仰雙轅”時(shí)它就是立角了。3舌是一種制動(dòng)裝置，因其要產(chǎn)生鎖的效果，上面被削為斜面，以至成為舌的形狀。不用時(shí)是垂著的，用時(shí)抬起，它能拉近后足貼緊地面，保證了木牛前進(jìn)。抬起靠在腹上不動(dòng)時(shí)它又有鎖的作用，拉緊后足，使后足邁不出去。17轅是前足，腳、肋、鞦、和推牛手柄的載體，是十分重要的構(gòu)件。8鞦軸是一根木棍，當(dāng)他被插上時(shí)，木牛的后腹，后足被固定，使人們想推動(dòng)木牛時(shí)抬起轅手柄，把后腹及足一并抬起，腳也隨著離地，此時(shí)的木牛便成為一輛可以推行的兩輪車。增加了勞動(dòng)效率。5肋是緩沖牛體慣性和助力的裝置，它能儲(chǔ)藏前腹下落時(shí)的勢(shì)能，保證了前腹的安全，在牛腹被拉起時(shí)，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，助人一臂之力。因其在體側(cè)，又有曲形的特點(diǎn)，被稱作“曲肋”。4齒是木牛體下落時(shí)的的限落支桿，防止牛腹過度下落，避免了牛腹上升時(shí)的無用功，因其在舌下形狀似顆巨齒，下落時(shí)刻著地面，被叫做“刻者牛齒”把兩個(gè)木牛車前后用繩連接，為了產(chǎn)生最好的作用效果，連接后牛齒的繩經(jīng)前牛背、前牛領(lǐng)系在前牛的牛齒上，這兩根拉后牛齒的繩便是牛鞅。人在前下按牛角，前牛走后足，后牛在繩拉力下抬起木牛前腹走前足，人再拉起牛齒時(shí)，前牛走前足，后牛又在繩的拉力下前腹下落走后足，如此往復(fù)，木牛交替前行，形成了群行。木牛的優(yōu)點(diǎn)木牛把單一推行的運(yùn)動(dòng)方式改變成推行，與按、拉相結(jié)合，解決了坡度大時(shí)一個(gè)人推不動(dòng)的難題。并因杠桿平衡、杠桿省力原理的應(yīng)用，使運(yùn)動(dòng)非常省力。


圖1 木牛側(cè)面圖
圖2:木牛實(shí)物側(cè)面圖1角，2頭，3舌，4齒，5肋，6前足輪，7腳，8牛鞦軸，9后足，10轅手柄，11后腹，12 前腹，13后足軸，14體軸，15背，16前足，17轅，18領(lǐng)，19前足輪軸，20鞦軸孔。牛體長190cm，體寬80cm，前、后腹長60cm，寬80cm，高46. 5cm。猿間距100cm，猿長190cm。領(lǐng)寬80cm,長20cm,輪直徑40cm,軸直徑IOcm.前兩足輪中點(diǎn)相距155cm，前足輪軸長178cm.。后足長155cm，足間距85cm，足軸長 105cmo 齒高 45cm。后足軸心距體軸心75cm，體軸心距地面65cm。體軸孔中心距腳孔中心37. 5cm,體軸孔中心距前足孔中心37. 5cm，肋長100cm,寬7. 5cm。輪為輇，輇內(nèi)有釭，軸上有锏，其間有瓦。自《考工記》。
具體實(shí)施例方式可以用木質(zhì)材料制作，復(fù)原三國時(shí)期的木牛，也可以用現(xiàn)代材料、 現(xiàn)代工藝制作成運(yùn)輸機(jī)械、或玩具，為今人所用。
權(quán)利要求
1.木牛是一種運(yùn)輸機(jī)械，它利用了杠桿平衡原理，杠桿省力原理，使以木牛體為杠桿， 以足軸、體軸為支點(diǎn)，在相互改變支點(diǎn)的情況下，實(shí)現(xiàn)了省力的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)；加上頭，腳，齒，肋轅等特殊構(gòu)件，組成了一個(gè)能適合山路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸機(jī)械；木牛車是由腹、頭、角、舌、足、齒、 肋、腳、鞅、轅、鞦軸組成的形狀似牛的運(yùn)輸機(jī)械；可推；在平路、緩坡路、下坡路可以推行， 是一輛車；在上陡坡一個(gè)人的力量推不上去時(shí)，再用上按牛角、下拉牛齒的方法使木牛繼續(xù)前進(jìn)，當(dāng)手按牛角使腹下落時(shí)，此時(shí)的牛體以體軸為支點(diǎn)做杠桿運(yùn)動(dòng)，因前后腹距體軸距離相等產(chǎn)生平衡，牛領(lǐng)、及其中的頭、頭上的角增加了杠桿的長度產(chǎn)生了省力的效果，這時(shí)位于背部上端的腳軸，拉動(dòng)腳向前走一步，當(dāng)拉起牛齒時(shí)，后足由于其下端在地上支著，使牛體以后足軸為支點(diǎn)做杠桿運(yùn)動(dòng)，前、后腹距后足軸的距離相等，產(chǎn)生平衡，齒又增加了杠桿的長度產(chǎn)生了省力的效果，這時(shí)體軸所連帶轅、前足和腳向前前進(jìn)一步。
2.腹由于加工的需要成為方形，為了產(chǎn)生杠桿平衡的效果，分別設(shè)置在牛體的前、后部，成為兩腹，容積為0. 153m3，共裝糧600斤，即三國時(shí)期的“一歲糧”;此形狀方便了加工， 也實(shí)現(xiàn)了裝糧的功能，其上有蓋，可防日曬，雨林并防止運(yùn)輸中糧食撒落。
3.后足軸位與牛背上部中點(diǎn)，腳與前足中間的軸——體軸位于牛體下部中點(diǎn)，使以牛體為杠桿的運(yùn)動(dòng)，不論以足軸為支點(diǎn)，還是以體軸為支點(diǎn)，對(duì)于牛體前后的腹來說都是平衡的；頭、領(lǐng)、腳和齒又增加了杠桿的長度，使按下牛角，拉起牛齒的每次運(yùn)動(dòng)都是省力的；后足可繞軸轉(zhuǎn)，前足為了減少磨擦和適合長途運(yùn)輸裝有兩輪，可轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)者牛足；人用手拉下牛角，下按時(shí)，后足軸帶動(dòng)后足向前前進(jìn)，由于重力作用后足被拖著向前前進(jìn)73cm，當(dāng)人們拉起牛齒時(shí)，后足便支掌著地面使牛只能前進(jìn)，這時(shí)前足及腳前進(jìn)73cm，往復(fù)兩次，木牛前進(jìn)146cm，即“人行六尺，牛行四步”。
4.腳是木牛的剎車裝置，人在推木牛上陡坡推不動(dòng)時(shí)，人在前按下牛角，拉起牛齒使牛前行，腳使木牛的前足每走一步都能被支住不動(dòng)，防止后退，下坡時(shí)手按雙轅腳拖地又起到剎車的作用，保障了運(yùn)輸?shù)陌踩?；為了使腳加大與地面的接觸面積，做成了長方形，因其在向前前進(jìn)時(shí)會(huì)遇到障礙物，為了躲避障礙物，前部有向上的斜坡和翹頭，即形似腳型，為增加其牢固性和統(tǒng)一性，把左右兩個(gè)腳連在一起，即“雙者為腳”。
5.頭是角的載體，設(shè)置在領(lǐng)上，為了減輕自身重量和便于角的安裝，把它制成曲形， 即“曲頭”；領(lǐng)是頭的載體，由腹上梃而出，橫于腹前；它不但增加了杠桿的長度，還把來自頭的作用力分散至領(lǐng)前與領(lǐng)后，使其牢固耐用，這就是“橫領(lǐng)”與“頭入領(lǐng)中”；角是一根木棍，是操縱手柄；為了增加杠桿的長度和操作時(shí)的高度，斜插在頭上，當(dāng)“牛仰雙轅”時(shí)它就是“立角”了。
6.舌是一種制動(dòng)裝置，因其要產(chǎn)生鎖的效果，上面被削為斜面，以至成為舌的形狀， 不用它在那垂著，用時(shí)抬起它，它能拉緊后足使后足貼緊地面，保證木牛前進(jìn)，抬起貼至腹上時(shí)，它在繩的拉力下不能返回來，后足被拉緊向后邁不出去，起到鎖的作用；齒是設(shè)置在舌下，由腹下梃而出朝下立著的木棍；是木牛體下落時(shí)的限落支桿，防止牛腹過度下落， 避免了牛腹上升時(shí)的無用功，因其在舌下形狀似顆巨齒，下落時(shí)刻著地面，被叫做“刻者牛齒 ”
7.轅是前足，腳、肋、鞦、和推牛手柄的載體，橫于牛體兩側(cè)，是十分重要的構(gòu)件；鞦軸是一根木棍，在手柄前部、木牛腹后下部都有一個(gè)與其相當(dāng)?shù)目祝?dāng)木棍由轅孔穿至腹孔時(shí)，木牛的后腹、后足被固定在轅上，使人們抬起轅手柄，把后腹及后足一并抬起，腳也隨著離地，此時(shí)的木牛便成為一輛可以推行的兩輪車，增加了勞動(dòng)效率。
8.肋是由背而出至轅上活結(jié)的竹片；是緩沖牛體慣性的助力裝置；它能儲(chǔ)藏前腹下落時(shí)的勢(shì)能，保證了前腹的安全，在牛腹被拉起時(shí)，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，助人一臂之力，因其在體側(cè)，又有曲形的特點(diǎn)，被稱作曲肋；鞅是木牛群行時(shí)連接后牛，經(jīng)前牛牛背、牛領(lǐng)、至前牛齒的繩子。
9.以木質(zhì)材料制作，復(fù)原三國時(shí)期的木牛。
10.以現(xiàn)代材料、現(xiàn)代工藝制作成運(yùn)輸機(jī)械、玩具、模型。
全文摘要
本發(fā)明是參照《三國志》及其他史料記載的木牛的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能，結(jié)合研究、實(shí)踐設(shè)計(jì)制作出來的人力運(yùn)輸機(jī)械。它利用了杠桿平衡和杠桿省力的原理，兩個(gè)支點(diǎn)相互轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了省力前行；再加上腹、領(lǐng)、頭、角、足、肋、舌、腳、轅、鞦軸等這些特殊構(gòu)件的應(yīng)用，成為一部高效、省力的運(yùn)輸機(jī)械。又利用杠桿能改變力的方向，實(shí)現(xiàn)了群行。它佐證了歷史，彰顯了古人智慧，也能被當(dāng)代路況較差區(qū)域的人們使用。
文檔編號(hào)B62B11/00GK102167071SQ20111007170
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者張連才 申請(qǐng)人:張連才