一個改變全世界紡織業的精妙設計，縫紉機的工作原理 #科普一下

這是一百多年前的精妙設計 針帶着線往下扎 旋轉鉤就會把線勾住 脫開就成一個結 這個設計改變了全世界的手工織人也 起初人們還不相信機器可以像人一樣做手工縫織 認爲這是絕不可能的事情 沒想到進入到十九世紀 偉大的想法還真就實現了 首次機械化縫紉誕生 就是把線穿到針的下方 當針帶着線紮下來後 下面用一個鉤子來把線勾住 讓針自己回去 在針下一次紮下來時 穿過此前留下來的這條線 同時鉤子再一次勾住新的線 這樣使線與線之間構成一個結 形成對物料的縫隙 也就是縫紉時下面的旋轉鉤被齒輪帶着旋轉 當針紮下來時 旋轉鉤正好轉到勾住線的位置 而針的來回時間 旋轉鉤剛好轉動一圈 這就是練士針技的縫紉原理 但這種縫紉有個致命的缺陷 只要線的一處被斷開 整條縫紉線就輕易被全部脫開 於是顛覆性的出現了縫紉二代機 知識人們把旋轉鉤換成一個可移動的梭子 並在梭子裏放上一圈線 當上面一條線被針頭帶下來以後 通過下方移動梭子 梭子帶着線穿過上面下來的線 形成一個交織的結構 在針被收回去的瞬間 線被拉緊 同時移動梭子返回 只要移動梭子與針的上下時差保持一致 這樣就能保證每一次縫紉都不會走空 這就是平梭式縫紉原理 按照這個原理把移動的梭子換成可旋轉的線圈 就是咱們當下採用的結構 但這還沒完 現在每次縫紉都得手動拖着物料走 這樣不僅人很累 每一針的縫紉間距大小還不一樣 於是人們想到在機器上安裝一塊齒輪條 齒輪條跟隨下方梭子或旋轉鉤一起震動 每縫完一針 齒輪條就把物料推送一定距離 這樣既能保證每一針的縫紉間距 人還不累 從此全世界都用上了這種縫紉機 這款機器被稱爲一衝城發動機 直到看完才知道這種天才的設計簡直不可思議 它的體積和重量 還不到傳統汽車發動機的三分之一 功率輸出卻比傳統的發動機要大得多 而且內部結構並不複雜 主要包括幾個活塞和一對飛輪組成 它取消了傳統發動機的曲折 利用這種獨特的曲面飛輪旋轉以及活塞的運動 以此產生強大的動力輸出 它的內部核心類似傳統的發動機 都具有進氣排氣噴油以及點火的系統 但做工卻完全不同 這種創新設計主軸轉動一圈 活塞做工兩次 而傳統的四衝城只做工0.5次 那麼它是怎麼工作呢 其實它的原理也很簡單 氣缸兩端是一種波浪形狀的曲面飛輪 飛輪的波浪旋轉將作用活塞的導向軸 從而推動活塞做工 相反 活塞做工的同時 也會推動曲面飛輪不斷旋轉 在每組氣缸的中間 都有一個噴油嘴和火花塞 並在活塞的兩邊分別設計了進氣通道和排氣通道 當曲面飛輪的突起部分接近活塞時 將會推動活塞向着中間擠壓 這時進氣通道和排氣通道處於關閉狀態 形成空氣被壓縮 隨後噴油嘴注入燃料 通過火花塞打火併點燃空氣與燃料的混合物 這時氣缸內將燃燒產生巨大的能量 推動活塞向外擴張 同時 活塞導向軸將推動曲面飛輪旋轉並貼近飛輪凹面 而在活塞擴張到一定程度時 左邊的排氣通道被打開 燃燒所產生的廢氣將會從這裏排出去 隨着活塞的繼續移動 這時右側的進氣口被打開 新的空氣被重新吸入 準備下一個衝程工作 就這樣循環往復 外加多組活塞的運油 曲面飛輪將會不停的旋轉 然後通過飛輪旋轉聯動主軸 即可形成強大的動力輸出 這就是易衝程發動機 如果用火去灼燒一個金屬 熱量會從金屬的一端傳遞到另一端 熱傳遞的速度 在金屬中是銀的熱道性排第一 銅是排在第二 但是有這樣一個神奇的銅質管 它的熱傳導就像開了外掛 比銀的傳熱效率都要高出上百倍 它被稱爲世界上最強的導熱材料 熱管厲害到什麼程度呢 舉一個例子 在90年代電腦還在非常貴重的時候 用熱管做成的散熱器 幾乎一夜間就秒了全球企業電腦的 CPU散熱體 所謂散熱器就是通過鰭片 一片一片的穿在熱管上 熱管的一端連接到發熱源 熱源發熱 產生的熱量傳給熱管 熱管再將熱量傳到鰭片 最後通過風槍鰭片上的熱量帶走 而這其中的熱管 就是最關鍵的傳熱部分 那麼同樣是由銅打造的熱管 爲啥熱管比銅跟銀都要厲害得多 其實祕密就在於結構 銅管是實心體 熱管卻是中空體 但僅僅依靠這一點還遠遠不夠 更爲關鍵的是熱管根本不是用金屬導熱的原理 它是用另外的一種原理導熱 簡單的說就是蒸發吸熱 熱管是一個密閉的中空體 但內部並不是光滑平整 而是帶有凹凸不平像毛刺一樣的結構 同時管內充有一種預熱極易揮發的液體 也是熱管的冷卻液 因爲冷卻液預熱極易氣化揮發 所以當熱管一端一旦接觸熱源 裏面的冷卻液就會發生氣化 氣化的冷卻液來到另一端 將熱量傳遞到連接熱管的散熱鰭片 通過空氣流動再將鰭片上的熱量帶走 與此同時 氣化的冷卻液因爲熱量被失去 溫度降低 這時冷卻液會冷凝變回液體 然後迴流到熱源端繼續吸熱 如此往復循環 熱源端產生的熱能 就被源源不斷傳了出來 由於冷卻液的氣化吸熱傳導速度比金屬大得多 因此熱管的導熱性碾壓過一切金屬 所以熱管已經出現 它瞬間就秒了全世界的CPU散熱體