信息来源：互联网   发布时间：2025-01-06

英国工业革命鼎盛时期的机械机构设计参考书。

 

又是一本机械机构的书前面推荐的7本书没把它包含进来，因为内容有重复不过这本书仍然很有意思，值得收藏该书1890年在伦敦出版（果然是维多利亚时代的东西），不过书的原名并不叫这个，而是《工程师的速写本：机械运动、设备、器具、发明和细节》。

2013年Dover出版社再版时改了题目Dover出版社一向以出版图文书而闻名，艺术类居多，大部分是面向应用检索而非学习目的这本书还真是很符合他们的风格，一页图一页文字解释，简洁到位的参考资料▼维多利亚手册中的图版

“维多利亚”这个词跟机械挂钩不是太常见，因为那个时期的印象更多的是跟艺术相关这是一个错觉，维多利亚时代是英国工业革命的鼎盛时期，科学技术爆炸式发展，造福后世无穷，反而设计和艺术方面的成就倒是可以看做是技术带来的经济与文化发展的副产品。

该书再版时把书名改为《维多利亚手册》，除了怀旧，很大程度上也是向那个辉煌的时期致敬▼1890年版的维多利亚手册末尾附的广告

卡盘、分度头、刀架、尾架，看起来跟现在的机床区别不大现在“维多利亚”一词变成了某种艺术风格的代名词，这跟科学与艺术发展模式的区别有关科学的发展是累积式上升的，任何时代的巨人最终都会被踩在脚下，任何牛逼的科技都会淹没在时间的洪流中，最终变成教科书里的只言片语，就像现在一个中学生都敢说我比牛顿懂得多。

但艺术的发展是扁平化的，艺术大师的成就，跟在他后面是无法超越的，要出成果只能另寻地皮开挖所以每一个艺术成就都会不断地被后人提起和瞻仰，而对科学的关注点只会聚焦在当下《维多利亚手册》所记录的机械运动机构很多现在还在使用。

尽管电子技术更新频繁换代迅速，但最常用的机械机构仍然是一百多年前的遗产从这个意义上来看，它仍然站在时代的前沿到了维多利亚时代后期，原理性的机械机构差不多都已发明完毕，这时技术革新很大程度上不是发明新机构，而是对旧机构进行简化和降低成本的改进，服务于商业目标。

这部书的作者Barber是个经验老到的工程师，书中资料的来源，就像原书名所说，可能真的是他的速写本维多利亚时代的机械设计师们尝够了缺乏设计灵感来源的苦恼和埋头大部头技术专著的烦闷，Barber体谅他们的苦衷，萌发了出版一本速查手册的念头，于是就有了这本书。

这里顺便提几句维多利亚时期英国工业革命的背景当时英国工业区发展壮大的主要因素是技能群体的形成及其市场化英国工业区里的“手工艺不再神秘而是无处不在”在产品市场需求旺盛时期，随叫随到、具有专业技能的劳动力促使这些地区出现了新的专业化生产企业。

相比之下，工业化技术的研发反倒居于其次当时一些著名大企业的实力来自于那些受雇的技术工人，他们能够灵活地为大量不同的用户定制产品技术工人对英国取得工业领袖地位的作用是不可估量的，虽然机械和生产是英国工业革命的核心特点，但是站在历史角度回顾，工业革命时期英国工业所达到的材料标准化和机械自动化程度还只属于初级水平——机器不算完善，原料也不够理想。

在确保高产量的过程中，熟练的技术工人始终起着关键作用当时这个世界头号工业强国的“国家创新系统”其实是个职业学徒制度，传帮带是重要的技术传承手段，除了“技工学会”办的夜校以外，正规的职业教育并没有对英国技术劳动力的发展起到作用，英国工业也很少利用大学和政府研究机构开发新技术。

因此英国的工业化是得益于劳动力（技术工人）的市场化，而不是中间需求或中间产品的市场化，技术工人的集中市场化直接造就了英国工业的垂直分工，技术革新的主角其实是工人，学校等职业研究机构在帮助生产方面不是很给力。

这样看来，《维多利亚手册》的问世就不难理解了，搞发明创造的都是有经验没文化的大老粗，这类快餐书正是他们最欢迎的手册分了106个section，按功能用途分类，如紧固、伸缩、切割、间歇运动、轮系、调速、测速、离合器、制动等，也有引擎、锅炉、泵、水压机、起重机等独立设备。

每个section讲述一类功能主题，共1937个案例，绝大多数是平面机构一小部分是螺钉、弹簧、型钢、钣金等标准件或通用件，连接件部分甚至还有类似明式家具里的榫卯结构，不过都是铁家伙手册开篇讲的就是不怎么常见的锚，可见日不落帝国航海技术的影响之深远。

大部分是功能较简单的实用机构基本单元，并不复杂，机构组合提的不多总的来说是一本用于解决实际机械设计问题的素材参考书，而不是用来刺激创意的这书的文字解释实在是简单，大多只有一两行字的介绍，有的就只有一个标题。

像差动机构这种原理有点复杂的也是只言片语，如果没有点机械基础，是根本看不懂的可能作者的本意就是用最少的语言告诉你有这么多东西存在，想进一步学习了解，去大英图书馆吧书中有些案例现在看起来很陌生（也有可能是我见不多识不广的缘故），应该是属于在科技发展历程中被淘汰掉的类型，如一些锅炉、鼓风机、马车和轨道车底盘等。

如同始祖鸟之类一闪而过的进化中间环节，存世不丰很快被忘记它们由于制造工艺技术的发展，有了功能更佳、成本更低的替代物，所以遗存下来的记录不甚多在一些类别的机构简介中，作者也提到省略了很多“旧版”机构其实这些被淘汰的机构在现代世界中未必不能发挥新的作用，产品的极大丰富让任何一种机构原理都能找到无穷无尽的用途，即使粗陋低精度的机构也有其存在的价值，甚至为这些机构量身定做一批创意设计都很难说。

它们消失在历史长河中未免可惜，这也是我现在比较喜欢看机械设计史料的原因之一能把维多利亚和机械联系起来（或者说把艺术和机械联系起来）的东西，可能要数蒸汽朋克（steampunk）最著名了这不是本文主题，就不多说了，欣赏几个蒸汽朋克的设计图。

▼蒸汽朋克

机械运动机构的设计是一种“透明的智慧”你可能看不懂一个智能产品的工作原理，看不懂一个表面处理工艺为何能让专家拍案叫绝，也看不明白一个只有几条线的界面设计为啥能分析出这么多道理，当然更看不懂现代艺术在瞎逼逼些啥，但一个优秀的机构动起来时，你一定会立刻明白它的价值。

这种做菜不挑料、不炫技的大众姿态是机械运动机构设计的最大魅力对设计师的知识结构而言，机械（指运动机构部分）几乎是处于静止状态的一个封闭技术体系它不像计算机软硬件技术时刻面临日新月异的发展，需要设计师们疲于奔命的去学习。

这意味着学习机械知识的收获将是一劳永逸的但现状是，设计师们对机械的应用是是各类技能中最不熟练的，远不如软件，甚至也不如智能硬件，虽然相比而言原理很简单内容也不多设计师们对机械的兴趣也远不如软硬件，蒸汽朋克发烧友与其说是对机械有兴趣，不如说是对造型有兴趣。

对机械机构这样一个差不多停止了发展的技术体系，其价值在于应用创新而不是技术本身设计师应该是精于此道才对，而实际上很多设计师对机械的态度是回避的具体原因可能跟制造环节的缺失有关概念阶段的形态、色彩甚至人机都可以基于虚拟模型来评价，但机械机构则要做出实物才会有感觉。

虽然一些参数化软件也提供了物理引擎来模拟运动，但是可以熟练使用这类工具的设计师并不多制作机械机构的实物多少有点麻烦，可能是这个原因影响了设计师学习和使用机械的兴趣近几年兴起的智能硬件比机械复杂得多，而且更新换代频繁，但是并没有影响设计师们投入硬件创新的热情。

平台的成熟、技术门槛的降低、配件价格经济、购买渠道方便，这些因素对推动技术普及的作用不可估量，相比而言，技术本身的难易和学习者的资质倒是可以忽略不计了3D打印技术的发展让我觉得设计师们操练机械设计技能的好机会来了，那些千把块钱的

3D打印机搞造型太糙，但是打印机械机构就不必那么讲究了制造环节解决了，剩下的就只有设计了最后看看维多利亚时期机械机构设计的巅峰之作：Babbage Difference Engine，巴贝奇差分机▼Charles Babbage。

▼巴贝奇差分机模型

▼巴贝奇差分机设计图纸

▼巴贝奇差分机的原理示意图

看到那一脸懵逼的小黑猫了没？它大概就是一只工业设计师巴贝奇差分机可以算是现代计算机的机械雏形，这里就不啰嗦了，网上有很多相关资料尽管复杂如斯，它的机构分解开来也逃不出维多利亚手册的范畴上次推荐过的《Mechanisms Mechanical Devices Sourcebook

》一书中对计算机构单列了一节来讲述，除了加减乘除外，还有微积分机构，非常巧妙但是从图纸和示意图上看，巴贝奇差分机并没有使用这些连杆机构，因为差分机的计算精度是靠传动链的长度而不是机构制作精度来保证的差分机本质上是个数字化机器，只是控制和元件都没用电而已，从它的名字就能看出来：“差分”即离散数值微分，是给计算机准备的算法。

因为计算机只会做加减法，所有其他运算操作最终都要转换为加减法才能得到执行因此差分机的核心是差动机构，通过大量差动机构的组合实现各种运算对速度进行加减运算的差动机构算是平面机构里面稍微复杂一点的了——其实也不复杂，只是理解起来不那么直观而已。

西方机械机构手册中经常提到的“中国滑轮”本质上也是一种差动机构，出现的时间绝对在维多利亚之前指南车更是一个最标准的差动机构可惜咱们祖宗的经验智慧并没有向着理性方向发展▼“中国滑轮”的一种形式

▲动滑轮的速度跟两个辘轳直径的差成正比，如果两个辘轳直径相等，动滑轮保持静止。一种很巧妙的省力机构。▼杭州良渚博物馆里的指南车模型

▲车子转弯时左右两车轮的速度差给小人输入一个反向转动补偿，保持小人的方向不变。下面这个……是艺术设计。▼198级变速器

▲这是用程序画的齿轮减速机传动链，绿色输入，红色输出，198级，传动比i=1.018×1054……哦，这个减速器是我设计的，传动链是真的，学过机械的很容易把传动链找出来减速比也是真的，全部标准渐开线齿轮，一个齿都没画错，不信仔细看看。

机械老司机不是盖的：）Stunned？Good.搞机构设计就别老想着去创新了，不光太阳底下，就连月亮之上也无新鲜事了机构设计的过程，更多的是通过对运动的操作来解决具体问题的过程，问题的定义和运动的分解才是需要创意的地方。

多读书多看案例，学会看透纷繁芜杂的机构背后的简单原理，熟知基本机械机构可以大大增强此类创意的直觉性access越是简单的技能，“一万小时定律”的作用就越明显，智商和创意真的不是什么关键因素LETS  MOVE NOW。

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