專利名稱：復原設(shè)計的木牛流馬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
仿照四腿動物的行走方式，由人力操縱的古代運輸工具。
背景技術(shù)：
三國時期，諸葛亮在六出祁山與魏軍作戰(zhàn)時，為了解決山區(qū)的糧米運輸難題，專門設(shè)計了一種稱做木牛流馬的運輸工具。羅貫中在所著三國演義中記載“造木牛之法云 ‘方腹曲頭，一腳四足；頭入領(lǐng)中，舌著于腹。載多而行少獨行者數(shù)十里，群行者二十里。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，細者為牛鞅，攝者為牛鞦軸。牛仰雙轅，人行六尺，牛行四步。每牛載十人所食一月之糧，人不大勞，牛不飲食’?！炝黢R之法云肋長三尺五寸，廣三寸，厚二寸二分左右同。前軸孔分墨去頭四寸，徑中二寸。前腳孔分墨二寸，去前軸孔四寸五分，廣一寸。前杠孔去前腳孔分墨二寸七分，孔長二寸，廣一寸。后軸孔去前杠分墨一尺五分，大小與前同。后腳孔分墨去后軸孔三寸五分，大小與前同。后杠孔去后腳孔分墨二寸七分，后載克去后杠孔分墨四寸五分。前杠長一尺八寸，廣二寸，厚一寸五分。后杠與等。 板方囊二枚，厚八分，長二尺七寸，高一尺六寸五分，廣一尺六寸每枚受米二斛三斗。從上杠孔去肋下七寸前后同。上杠孔去下杠孔分墨一尺三寸，孔長一寸五分，廣七分八孔同。 前后四腳廣二寸，厚一寸五分。形制如象，軒長四寸，徑面四寸三分?？讖街腥_杠，長二尺一寸，廣一寸五分，厚一寸四分，同杠耳’”。木牛流馬究竟是何物？由于木牛流馬的失傳，引起后人的諸多猜測，第一種意見認為是“獨輪車”，電視劇新三國演義中的木牛流馬就是該種意見的典型例證；第二種意見認為是“新穎的自動機械，運用齒輪原理制作的自動機械”；第三種意見認為“木牛、流馬是四輪車和獨輪車”；第四種意見認為“木牛、流馬為二個物件”；更有甚者認為木牛流馬根本不存在，說羅貫中只會寫小說，不懂機械，在書中編造的。如此等等，眾說紛紜。有人按著他們自己的猜測和理解做出了實物，并在公眾面前展示，聲稱自己復原了木牛流馬。神奇絕妙的木牛流馬為后人留下的神秘色彩，由于古人對木牛流馬及其各組成部分的稱呼不同，也可能夾雜方言之故，千百年來無人能解，真正的木牛流馬至今并未被復原。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是按著羅貫中在三國演義書中所描寫的木牛流馬各組成部分的名稱、形狀、作用、尺寸、相互位置尺寸及整體功能等，并將其中未提及和遺漏部分進行補充設(shè)計，模擬行走類四腿動物的行走方式，應(yīng)用3D設(shè)計手段， 復原設(shè)計出諸葛亮設(shè)計的仿生山地運輸工具木牛流馬見圖1、圖2。書中所提“造木牛之法”是對木牛流馬各組成部分的名稱、形狀、作用以及木牛流馬的整體性能的綜合描述，“造流馬之法”則是給出了各組成部分的具體位置和尺寸。為了不影響操作人員在推動時的視線，木牛流馬的總高度設(shè)定為1200mm，牛腿上下兩軸孔間的設(shè)計長度為370mm，步距為500mm，其中開始的250mm由人力驅(qū)動，后250mm為木牛流馬自己行走。兩側(cè)牛腿中心距離為688mm，兩肋內(nèi)間距設(shè)定為250mm，其余均按書中給定的尺寸設(shè)計。為了制作和測量方便，采用1米等于3尺的比例；為了簡化制作方法，對一些相拼零件的固定等將木楔、榫卯結(jié)構(gòu)改用木膠粘貼后螺釘固定。一種復原設(shè)計的木牛流馬其特征在于它由牛頭、牛角、牛舌、牛鞅、鎖定擺塊、牛背、板方囊、牛領(lǐng)、牛肋、牛緣、框架、牛腿、牛腳、牛足、軒、擺動架、擺桿、立軸、撥叉、轉(zhuǎn)動軸、 連接板、髖關(guān)節(jié)、牛鞦軸、連桿組、插孔板、插銷及各種軸等部件組成；左右四只牛肋分別與牛緣固定后再與框架固定，形成一個承載架構(gòu)和人力操縱把手，牛頭固定在框架上，牛舌上的帶有限位裝置的立軸用兩個帶孔的對開木板中做90°轉(zhuǎn)動，對開木板固定在牛頭中，牛鞅一端拴在牛舌上的立軸上，另一端分成兩條繞過框架上的小軸后拴在鎖定擺塊上，鎖定擺塊能在固定在框架后側(cè)的橫軸上轉(zhuǎn)動，形成制動機構(gòu)；牛背固定在框架上面，牛領(lǐng)分成左右兩個，分別橫向固定在左右兩只板方囊的前端，底面與板方囊的底面平齊，用插板封住前面的出口，板方囊上面采用可抽插的蓋版封住，其底面和靠緊牛肋的側(cè)面用螺釘與牛肋固定；四只髖關(guān)節(jié)采用立放的軸分別與牛肋形成轉(zhuǎn)動連接，牛腿上方插入髖關(guān)節(jié)中，用軸形成轉(zhuǎn)動連接，下方用軸與牛腳形成轉(zhuǎn)動連接，牛足插入牛腳中，用軸貫穿形成轉(zhuǎn)動連接，牛腳兩側(cè)用軒封堵防止軸滑出；擺動架的上方與擺桿用小軸形成轉(zhuǎn)動連接，兩只擺桿分別吊掛在框架中間的前后兩只橫軸上，下方用連接板、轉(zhuǎn)動軸與牛腿形成轉(zhuǎn)動連接，通過立軸和撥叉形成牛腿的行走機構(gòu)；插孔板固定在框架的后側(cè)的下面，框架后面用木板封蓋，牛鰍軸上方用固定在該木板上方的軸形成擺動連接，插銷穿過牛鰍軸下方的方槽后插入插孔板的孔中，形成木牛流馬的直線或轉(zhuǎn)彎行走機構(gòu)。本實用新型的有益效果是，裝載重量多，操作省力，適用于山間小路和古棧道上的運輸。即能在平地直線、轉(zhuǎn)彎行走和制動，又能在上、下坡路面直線、轉(zhuǎn)彎行走和制動。比用騾馬等牲畜托運可省卻糧草及水的消耗。

圖1為木牛流馬前側(cè)面視圖，圖2為木牛流馬后側(cè)面視圖，圖3、圖4為木牛流馬結(jié)構(gòu)組成圖，其中(1)牛舌，⑵牛鞅，(3)框架，(4)牛腳，(5)牛足，(6)軒，(7)牛腿，⑶轉(zhuǎn)動軸，(9)擺桿，(10)撥叉，(11)擺動架，(12)鎖定擺塊，(13)連桿組，(14)髖關(guān)節(jié)，(15) 牛肋，(16)牛轅，(17)插銷，(18)牛鞦軸，(19)插孔板，(20)立軸。圖5為牛腿、牛腳、牛足組成圖，圖6為牛腿圖，圖中箭頭所指為限位支撐面，圖7 為牛腳，圖8為牛足，圖9為牛腳分布圖，圖10為干燥皮革軒分布圖，圖11為框架、牛肋、牛轅結(jié)構(gòu)圖，圖12為左右擺動架、轉(zhuǎn)動軸、擺桿、立軸和撥叉裝配圖，圖13為左擺動架、擺桿、 轉(zhuǎn)動軸結(jié)構(gòu)圖，圖14為右擺動架、擺桿、轉(zhuǎn)動軸結(jié)構(gòu)圖，圖15為髖關(guān)節(jié)分布圖，圖16為髖關(guān)節(jié)爆炸圖，圖17為牛鞦軸、插孔板、插銷、髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖，圖18為直線行走機構(gòu)圖，圖19為轉(zhuǎn)彎行走機構(gòu)圖，圖20為板方囊、牛領(lǐng)結(jié)構(gòu)圖，圖21為板方囊、牛領(lǐng)爆炸圖，圖22為牛背圖，圖23為行走時牛舌、鎖定擺塊位置圖，圖M為牛舌轉(zhuǎn)動后鎖定擺塊位置圖，圖25平地行走時人對牛緣的推抬力分析圖，圖26上坡路面行走時人對牛緣的推抬力分析圖，圖27下坡路面行走時人對牛緣的推抬力分析圖。
具體實施方式
[0010]將四條結(jié)構(gòu)相同的牛腿分成兩組，左后腿和右前腿為左側(cè)組，左前腿和右后腿為右側(cè)組，在牛腳兩側(cè)貼裝軒(6)，防止牛腿和牛腳間的軸在行走過程中滑出。牛腿、牛腳、牛足、軒結(jié)構(gòu)和位置分布見圖圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10。木牛流馬兩側(cè)各有兩只牛肋 (15)，一只牛轅(16)，中間用一個框架(3)將其固定見圖11。在兩側(cè)牛肋中間安裝左右兩個由上杠、下杠、前杠、后杠、三腳杠組成的擺動架(12)，每個擺動架各由兩個擺桿(9)分別吊掛在框架上，擺桿的上軸孔前后位置尺寸與同位牛腿上軸孔的前后位置尺寸相同，擺桿兩軸孔間的距離與牛腿上的上軸孔到中間轉(zhuǎn)動軸孔間的距離相等，每只擺桿與同位牛腿平行，每兩只擺桿與相應(yīng)兩只牛腿組成一組四桿機構(gòu)——俗稱磕頭機構(gòu)。每只牛腿通過牛腿上的轉(zhuǎn)動軸(8)分別用連接板與兩個擺動架(1 連接，用立軸00)和撥叉(10)撥轉(zhuǎn)兩個擺動架，通過操作人員推抬牛轅(16)使兩組牛腿呈相反方向的前后擺動，實現(xiàn)木牛流馬的向前行走，見圖12、圖13、圖14。當木牛流馬由處在最前面位置的兩只牛腿著地成站立狀態(tài)時，操作者向下壓牛轅，令處在最前面的兩只牛腿沿牛腳與牛足接觸的圓弧面轉(zhuǎn)動，使木牛流馬向后傾翻，直到處在最后位置的另兩只牛足著地支撐時，再向后拉抬牛轅，使木牛流馬后退，如此反復操作，即可實現(xiàn)木牛流馬向后行走。在牛腿下面設(shè)置限位面，見圖6，因有髖關(guān)節(jié)四側(cè)內(nèi)表面和牛腿下面的限位面限制，木牛流馬無論站立或行走都不會傾翻倒地。設(shè)計結(jié)果得到，一組處在最前面位置的牛腿撐地時，其處在最后面位置的另一只前腿比處在最前面的牛腿高出地面22. 25mm呈踏空狀態(tài)，處在最后面位置的后腿比處在最前面位置的后腿高出地面12. 23mm呈踏空狀態(tài)，使木牛流馬在行走時，處在踏空狀態(tài)的牛腿方能無阻礙的移動。在牛腿上面設(shè)置一個圍繞牛肋上的立軸轉(zhuǎn)動的髖關(guān)節(jié)(14)，牛腿與髖關(guān)節(jié)形成轉(zhuǎn)動連接，髖關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)見圖15、圖16。當牛腿處在最后位置時，將每只牛腿中間轉(zhuǎn)動軸的立軸孔與髖關(guān)節(jié)上的立軸孔設(shè)計在同一軸線位置。令處在最后位置的兩只牛腿先通過牛鞦軸(18)的左右擺動，用插銷(17)、插孔板(19)限位，撥動相應(yīng)的連桿組(13)，帶動相連的兩只髖關(guān)節(jié)、牛腿根據(jù)道路彎曲情況先做左右10°、20°、30°轉(zhuǎn)動后，再實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎行走，見圖17、圖18、圖19。牛腹、板方囊、牛領(lǐng)的結(jié)構(gòu)見圖9，牛背結(jié)構(gòu)見圖10。令牛舌(1)轉(zhuǎn)動90°后，通過牛鞅O(jiān))，繞過橫軸放下鎖定擺塊(11)，使一只鎖定擺塊與同側(cè)的擺動架后端頂死，另一只鎖定擺塊在與其同側(cè)的擺動架上空放，使木牛流馬制動。轉(zhuǎn)回90°后兩只鎖定擺塊被提起，重新恢復行走狀態(tài)，見圖11。木牛流馬在行走過程中，負責支撐的牛腿處在最前面和最后面位置時，木牛流馬的傾翻力相反且最大，隨著推抬牛轅使處在前面牛腿與地面夾角逐漸增大，其傾翻力隨之減小，當與地面垂直時，傾翻力為“0”，超過該點后的傾翻力反倒會使木牛流馬自己向前行走。在不考慮運動副的摩擦所增加的阻力時，木牛流馬在不同路面上行走時所需理論推抬力舉例計算如下。木牛流馬在平地路面行走的力分析見圖12，操作者需要的最大理論推抬力計算如下
最大推抬力(斤) 24241850木牛流馬在20°上坡路面行走時的受力分析見圖13，操作者需要的最大理論推抬力計算如下
權(quán)利要求1. 一種復原設(shè)計的木牛流馬其特征在于它由牛頭、牛角、牛舌、牛鞅、鎖定擺塊、牛背、板方囊、牛領(lǐng)、牛肋、牛緣、框架、牛腿、牛腳、牛足、軒、擺動架、擺桿、立軸、撥叉、轉(zhuǎn)動軸、 連接板、髖關(guān)節(jié)、牛鞦軸、連桿組、插孔板、插銷及各種軸等部件組成；左右四只牛肋分別與牛緣固定后再與框架固定，形成一個承載架構(gòu)和人力操縱把手，牛頭固定在框架上，牛舌上的帶有限位裝置的立軸用兩個帶孔的對開木板中做90°轉(zhuǎn)動，對開木板固定在牛頭中，牛鞅一端拴在牛舌上的立軸上，另一端分成兩條繞過框架上的小軸后拴在鎖定擺塊上，鎖定擺塊能在固定在框架后側(cè)的橫軸上轉(zhuǎn)動，形成制動機構(gòu)；牛背固定在框架上面，牛領(lǐng)分成左右兩個，分別橫向固定在左右兩只板方囊的前端，底面與板方囊的底面平齊，用插板封住前面的出口，板方囊上面采用可抽插的蓋版封住，其底面和靠緊牛肋的側(cè)面用螺釘與牛肋固定；四只髖關(guān)節(jié)采用立放的軸分別與牛肋形成轉(zhuǎn)動連接，牛腿上方插入髖關(guān)節(jié)中，用軸形成轉(zhuǎn)動連接，下方用軸與牛腳形成轉(zhuǎn)動連接，牛足插入牛腳中，用軸貫穿形成轉(zhuǎn)動連接，牛腳兩側(cè)用軒封堵防止軸滑出；擺動架的上方與擺桿用小軸形成轉(zhuǎn)動連接，兩只擺桿分別吊掛在框架中間的前后兩只橫軸上，下方用連接板、轉(zhuǎn)動軸與與牛腿形成轉(zhuǎn)動連接，通過立軸和撥叉形成牛腿的行走機構(gòu)；插孔板固定在框架的后側(cè)的下面，框架后面用木板封蓋，牛鞦軸上方用固定在該木板上方的軸形成擺動連接，插銷穿過牛尾下方的方槽后插入插孔板的孔中，形成木牛流馬的直線或轉(zhuǎn)彎行走機構(gòu)。
專利摘要本實用新型的名稱為復原設(shè)計的木牛流馬，屬仿照四腿動物的行走方式，由人力操縱的古代運輸工具。根據(jù)羅貫中在三國演義一書中描寫的木牛流馬的稱呼、形狀、作用，各部分個組成的相互位置、尺寸以及木牛流馬的整體功能。仿效四腿動物的行走方式，將木牛流馬的四只完全相同的牛腿分成兩組，左后腿和右前腿為左側(cè)組，左前腿和右后腿為右側(cè)組，用左右兩組擺桿與同位置兩只牛腿組成四桿機構(gòu)，并用左右兩個擺動架分別將兩組四桿機構(gòu)連接，再用立軸和撥叉撥動擺動架，實現(xiàn)牛腿行走動作。由髖關(guān)節(jié)、牛鞦軸、轉(zhuǎn)動軸和轉(zhuǎn)動連桿組、插銷、插孔板等組成兩組轉(zhuǎn)彎機構(gòu)。當每只牛腿處在最后面位置時，令轉(zhuǎn)動軸的立軸孔與相應(yīng)的髖關(guān)節(jié)的立軸孔同軸，使木牛流馬先轉(zhuǎn)彎后，再實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎行走。由牛舌、牛鞅、鎖定擺塊組成的制動機構(gòu)，轉(zhuǎn)動牛舌，能將鎖定擺塊提起或放下，控制木牛流馬的行走和制動。
文檔編號B62B11/00GK201989834SQ20102064939
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者李金友 申請人:李金友