1257年，八月十八，東海堡。
中秋節(jié)剛過，東海人沒時(shí)間沉浸在節(jié)日氣氛中，立刻又投入了工作。
工業(yè)部辦公樓，武備組的實(shí)驗(yàn)室中，季國風(fēng)、林小雅、段明遠(yuǎn)三人正圍著一個(gè)軟泥捏出來的火炮模型研究著。剛才，他們把這個(gè)泥炮裝上了少許火藥引爆，試圖通過觀察炮體膨脹的情況來研究膛壓的變化，以改善火炮設(shè)計(jì)。
“唔……十五厘米的位置應(yīng)該加一道加強(qiáng)筋，別的我看就不用大改了?！奔緡L(fēng)摸著炮身說。
“我也覺得這樣，再修改下去也未必能改善多少，不如試造一門看看先?！倍蚊鬟h(yuǎn)附和道。
“等等，”林小雅看了看炮口，若有所思的樣子，“我一直有個(gè)疑問?；鹋谑强趶皆酱笸υ酱鬀]錯(cuò)吧，但是炮彈動(dòng)能不是和裝藥量正相關(guān)嗎？如果是小口徑、大壁厚的火炮，使用與大口徑火炮相同的裝藥量，威力不是一樣的嗎？”
“呃，”季國風(fēng)看了看她，她自從對(duì)火炮產(chǎn)生興趣之后，就經(jīng)常冒出一些角度新穎的想法，“是這樣沒錯(cuò)，但是小口徑有兩個(gè)不利因素。一是速度快了之后，炮彈在炮膛內(nèi)停留的時(shí)間也會(huì)縮短，這樣既不利于火藥的充分燃燒，也不利于炮彈的充分加速，所以即使裝藥量相同，小炮彈的初始動(dòng)能也會(huì)比大炮彈低一些；二是出膛初速高了之后，空氣阻力會(huì)急速增大，動(dòng)能快速衰減，所以即使初始動(dòng)能一樣，小而快的炮彈在遠(yuǎn)距離上的威力也不如大而慢的炮彈。兩個(gè)因素相加，小口徑自然就比不過大口徑了?！?p> “哦，原來如此，”林小雅一副恍然大悟的樣子，然后又想起了什么，“那如果換密度更大的炮彈，是不是能增大小口徑火炮的威力？”
季國風(fēng)搖頭道：“你是說把鐵彈換成鉛彈嗎？確實(shí)會(huì)有作用，不過鉛要比鐵貴上不少，而且彈道還要重新標(biāo)定，有些麻煩……”
段明遠(yuǎn)也說道：“而且鉛是軟的，高膛壓發(fā)射的話會(huì)變形，影響彈道穩(wěn)定性?；饦尠俣嗝状虼騿栴}不大，但換幾百米的火炮就有問題了?！?p> “是這樣啊?！绷中⊙湃藻浂簧?，“那么如果把鐵炮彈做成空心的，里面灌鉛怎么樣？這不就不變形了？”
季國風(fēng)笑道：“但這樣有什么意義呢？一顆炮彈而已，這么一搞成本比純鉛彈都貴了，性價(jià)比太低啊。與其折騰這點(diǎn)心思，還不如干脆做個(gè)大口徑的炮呢。”
林小雅白了他一眼：“這不我們鑄不出大管子只能研究這些小炮嘛，所以我才想著怎么在炮彈上做文章啊?！?p> 季國風(fēng)一愣，剛準(zhǔn)備說點(diǎn)什么，隔壁突然傳來一陣大笑聲，隨后就是連續(xù)的高喊：“我算出來啦，我算出來啦，原來如此，居然這么簡(jiǎn)單！”
段明遠(yuǎn)和林小雅都是安全部的人，對(duì)工業(yè)部的其它業(yè)務(wù)不太熟悉，聽到之后有些奇怪。而季國風(fēng)卻一下子激動(dòng)起來，跑出門去，一邊跑一邊喊：“老孫，你真算出來了？”
兩人跟著去了隔壁，見到機(jī)械組的孫清南拿著幾張稿紙遞給季國風(fēng)，激動(dòng)地說：“總算是算出來了，真沒想到，居然是這么簡(jiǎn)單，只要一根長直齒滾刀就能加工了，我們終于能生產(chǎn)漸開線齒輪了啊！”
季國風(fēng)接過稿紙，看了一遍，同樣發(fā)出恍然大悟的聲音，拉著孫清南說：“老孫，趕緊準(zhǔn)備試制，你要什么資源我給批什么?！?p> 林小雅還是有些一頭霧水，段明遠(yuǎn)卻已經(jīng)明白了，他這是終于把漸開線齒輪的制造原理給搞定了啊。
漸開線齒輪，非工科人士可能不太清楚，但后世工科課程中這是必學(xué)的一課。這種齒輪具有連續(xù)平滑的齒面，能夠使嚙合的齒輪以穩(wěn)定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有著重要意義。
普通人印象中的齒輪，大多是一個(gè)圓盤上排列著許多矩形的輪齒，實(shí)際上早期齒輪也確實(shí)是這樣的。但是想象一下，齒輪做的是圓周運(yùn)動(dòng)，而矩形齒是有棱有角的，這樣的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來必然是不順滑的，輪齒之間相互碰撞摩擦?xí)?dǎo)致傳動(dòng)一頓頓的。低精度條件下可以無視，但一旦對(duì)精度有了追求，這一點(diǎn)就必須重視起來了。
如果把輪齒做成弧形的，就能改善這樣的卡頓，但是具體應(yīng)該是怎樣的弧形？簡(jiǎn)單的圓形？還是特殊的橢圓？還是拋物線或者別的曲線？
歷史上的機(jī)械學(xué)家早就用幾何學(xué)計(jì)算出了最佳方案，那就是漸開線曲線。（此處省略若干字）。
以漸開線為形狀制造的兩個(gè)齒輪，可以始終穩(wěn)定地嚙合在一起，把齒輪傳動(dòng)變得像兩根傳動(dòng)軸直接摩擦傳動(dòng)一樣順滑。
這是工科人士的常識(shí)，但是常識(shí)歸常識(shí)，后世又不用親自制造齒輪，只要選擇合適的齒輪買回來組裝就行了，所以漸開線這些知識(shí)考完試就還給老師了。工業(yè)部的這群二把刀們，雖然一個(gè)個(gè)都知道漸開線齒輪的必要性，但楞是一個(gè)記得漸開線是什么的都沒有，更別說如何制造了。所以之前機(jī)械組制造的機(jī)械，都盡量避開齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，實(shí)在無法避免的時(shí)候，才拿直齒齒輪湊合一下，在傻大粗黑的時(shí)代也勉強(qiáng)能用了。
但這終究不是長久之計(jì)，機(jī)械組的組長孫清南從去年開始就在試圖推導(dǎo)漸開線的原理。他幾乎從歐幾里得幾何學(xué)開始，把整個(gè)古典幾何學(xué)體系重新推導(dǎo)了一遍，為東海覓天臺(tái)和文化部貢獻(xiàn)了不少教材。到了今天，終于把漸開線原理推導(dǎo)出來了！
當(dāng)公式寫在紙上的時(shí)候，才發(fā)現(xiàn)一切居然是這么簡(jiǎn)單。就連曾經(jīng)發(fā)怵的加工方式，也只不過是一把直齒的滾刀罷了。
……
十六天后，東山工坊。
“老孫，你們這刀怎么就一個(gè)齒啊？”季國風(fēng)指著一臺(tái)簡(jiǎn)陋的機(jī)械，轉(zhuǎn)過頭來問孫清南。
“沒辦法，我們的加工水平你還不清楚？想做出后世那種多齒的花式滾刀幾乎是不可能的，只能先做一個(gè)齒，多轉(zhuǎn)幾圈吧。”孫清南聳聳肩，無奈地說。
工坊中今天擠了不少人，工業(yè)部幾乎全來圍觀機(jī)械組的第一次漸開線齒輪加工了。這些天來，機(jī)械組777工作，好不容易拼出一臺(tái)齒輪加工機(jī)械。這齒輪加工說起來簡(jiǎn)單，做起來難，要保證刀具和工件按一定的速比相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)在是不容易，機(jī)械組不得不采用了不少舊式的直齒輪，誤差很大，只能勉強(qiáng)實(shí)驗(yàn)用。
孫清南拿出一片穿孔的木圓片，固定在一根轉(zhuǎn)軸上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)起齒輪機(jī)右側(cè)的動(dòng)力轉(zhuǎn)盤來。轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)機(jī)械內(nèi)部的齒輪組，使上方的刀具快速旋轉(zhuǎn)起來，而下方的木圓片則緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)著。兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向互相垂直，接觸后，刀具很快在木片上切出一個(gè)小口，然后快速轉(zhuǎn)動(dòng)切割不斷將切口擴(kuò)大。過了一會(huì)兒，隨著動(dòng)力轉(zhuǎn)盤的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，木片上一個(gè)個(gè)輪齒漸漸顯現(xiàn)出來，有了齒輪的模樣。等到木片轉(zhuǎn)完一整圈，齒輪差不多就成型了，但孫清南繼續(xù)轉(zhuǎn)著讓刀具對(duì)它進(jìn)行修整，一直讓它轉(zhuǎn)了三圈，才取下來，交給圍觀群眾傳看，又開始加工第二個(gè)木齒輪。
由于機(jī)械的精度問題，這個(gè)木齒輪很不完美，輪齒邊緣很粗糙，偶爾還能找到兩個(gè)小缺口，仔細(xì)看的話，每個(gè)齒的大小都略微有些區(qū)別。但即使是這樣的齒輪，也比之前粗制濫造的直齒齒輪強(qiáng)多了。等孫清南加工出第二個(gè)木齒輪之后，季國風(fēng)把兩個(gè)齒輪套到兩根軸上，然后靠近相互嚙合，隨意撥了一下，兩個(gè)齒輪順滑地轉(zhuǎn)動(dòng)起來，圍觀群眾禁不住鼓起了掌。
由于加工技術(shù)和材料的限制，機(jī)械組現(xiàn)在只能加工容易切削的木齒輪，而且精度還不怎樣。下一步，他們計(jì)劃批量加工一批，選出最好的，用這些剛加工出的漸開線齒輪去替代齒輪加工機(jī)中的直齒齒輪，以提高加工精度，之后再把這個(gè)過程重復(fù)幾次，等到精度提升到一定程度之后，再嘗試加工軟金屬例如銅質(zhì)的齒輪。銅齒輪的穩(wěn)定性將比木齒輪有較大的提升，到時(shí)候可以再次回頭提升加工機(jī)械的精度，之后再用來制造更精確的刀具和齒輪。
這樣反復(fù)迭代的過程可能要持續(xù)數(shù)月甚至數(shù)年，直到做出高效率的刀具和加工機(jī)械、培養(yǎng)出熟練的工匠之后，漸開線齒輪才能大量采用。
雖然痛苦、漫長又無奈，但這就是工業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路啊。