里程表是今天汽车和摩托车上常见的重要装置,甚至两轮电动车和高端自行车上也有。那你能不能想象古人的木质车上也有里程表?指南针人人皆知,指南车也不少人知道,那记里车你听说过没?
记里车,又称记里鼓车,是中国古代用于计算道路里程的车,由记道车发展而来。记里车的样式如同指南车,车上有鼓,车行驶一里路程,木人就用木槌击一下鼓。
记里鼓车,图片源于网络
不清楚是何时何人开始制造的,关于记里鼓车的记载最早见于汉代的《西京杂记》一书中。由此说明,它至少在汉代就已经出现了。东汉张衡就创造了计里鼓车。据《古今注》记载:"记里车,车为二层,皆有木人,行一里下层击鼓,行十里上层击镯"。张衡记里鼓车与指南车制造方法相同,所利用的差速齿轮原理,早于西方1800多年。皆"十里击镯"的记程原理,同击鼓记里的机械原理大同小异,只是这一减速齿轮系的末端齿轮是在车行十里时正好回转一周,因此"十里一击镯"。这一原理与现代汽车上的里程表的原理相同。记里鼓车的创造是近代里程表、减速器发明的先驱,是科学技术史上的一项重要贡献。
记里鼓车的原理,图片源于网络
东汉以后,有关记里鼓车的记载虽然有些零星的字句,但都太简略。
又一个在史书中留下姓名的记里鼓车机械专家,是三国时代的马钧。马钧,字德衡,三国时曹魏人,是当时闻名的机械大师。他不仅制造了指南车、记里鼓车,而且改进了绫机,提高织造速度;创制翻车(即龙骨水车) ;设计并制造了以水力驱动大型歌舞木偶乐队的机械等,可惜,他的生卒年并无详尽记载,只知道他当过小官吏,并因不擅辞令,一生并不得志。
此后的人也有记载记里车的,比如:
晋朝崔豹《古今注·舆服》:"大章车,所以识道里也,起於西京。亦曰记里车。车上为二层,皆有木人,行一里,下层击鼓,行十里,上层击镯。《尚方故事》有作车法。"
《晋书·舆服志》:"记里鼓车,驾四,形制如司南。其中有木人执槌向鼓,行一里则打一槌。"
《宋书·礼志五》:“记里车,未详所由来,亦高祖定三秦所获。制如指南,其上有鼓,车行一里,木人辄击一槌。大驾卤簿,以次指南。”417年,刘裕率军消灭羌族人建立的后秦,攻战长安,将缴获的记里鼓车、指南车等运回建康(南京)。所以《宋书·礼志五》才说记里车亦是高祖平定三秦时获得的,皇帝车驾仪仗队出行,记里车在指南车后面行驶。
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《隋书·礼仪志五》:"记里车,驾牛。其中有木人执槌,车行一里,则打一槌。"
到北宋时的记里鼓车制造方法更有改进,被记载于《宋史·舆服志》中。宋仁宗天圣五年(1027年),内侍卢道隆又造记里鼓车。吴德仁于1107年同时制成指南车和记里鼓车,吴德仁简化了前人的设计,所制记里鼓车,减少了一对用于击镯的齿轮,使记里鼓车向前走一里时,木人同时击鼓击钲。《宋史舆服志》记载比较详细,大体说记里鼓车外形是独辕双轮,车箱内有立轮、大小平轮、铜旋风轮等,轮周各出齿若干,"凡用驾牛大小轮八,合二百八十五齿,递相钩锁,犬牙相制,周而复始。"记里车行一里路,车上木人击鼓,行十里路,车上木人击镯。记里鼓车的记程功能是由齿轮系完成的。车中有一套减速齿轮系,始终与车轮同时转动,其最末一只齿轮轴在车行一里时正好回转一周,车子上层的木人车上木人受凸轮牵动,由绳索拉起木人右臂击鼓一次,以示里程。
总之,指南车和记里鼓车的形状虽然在历代制造时都有些改进,但它的差动齿轮原理可以肯定在1800多年前已经被张衡所应用了。
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