贵州电院 · 实训中心

机械计算实验室

差分机 2 号

8 列31 位
证据边界248 个数字轮状态 · 已修正的接口 · 位置联锁。并非完整且经过历史认证的复制品。
正在组装 R2 应用正在准备 248 个数字轮、修复后的接口与本地图形…
计算单元 + 输出装置完整数值容量 · 暂定装配几何
拖动旋转 · Shift+拖动平移 · 滚动缩放
主轴 / 原位

原位就绪

主轴 / 50 CB 单位

已初始化的数字轮锁定在整齿位置。

手摇柄
已完成0000
仅可正向操作 · 所有模式共用同一内核名义上每周期摇柄转 4 圈;传动比证据相互矛盾。
DE2 / R2所选基准:伦敦科学博物馆 2002 年完成的整机正在初始化图形…
先验证,后外观

保真度清单

这不是完整的复制品。

本实现展示了一个满量程、具有机械意义的数位状态模型。它并不能确立完整的几何形状、每一个隐藏部件、真实的接触力学或博物馆已完成的打印机。界面完成并不代表这些要求已经满足。

R01

以伦敦科学博物馆已完成的整机为基准

选定 2002 年的实物;1996 年之后的改动尚未完全核实。

部分实现 ↗
R02

八列,每列 31 个数字轮

248 个逐一标识的数字轮状态与啮合。

已实现 ↗
R03

博物馆原机的全部部件与隐藏零件

没有经过核实的完整物料清单;生成的清单不是博物馆清单。

受阻 ↗
R04

逐位进位与交替加法

数位接触与警示;事件时序为暂定。

已实现(有局限) ↗
R05

经核实的尺寸与齿啮合

105×25 mm 数字轮外廓;其他配合与齿形为暂定。

部分实现 ↗
R06

31 位精确数值行为

精确的数位跳变;模回绕与历史上的有符号约定尚未确定。

已实现(有局限) ↗
R07

打印与两个铅版字模组

30 通道传送与字模状态印记;实体装置不完整。

部分实现 ↗
R08

手动/运行/单步共享状态

共用同一个仅正向的节拍驱动器;手动设置是教学快捷方式。

已实现 ↗
R09

摇柄与凸轮轴的关系

名义 4:1;转录的齿数相互矛盾,尚未解决。

暂定 ↗
R10

剖视、X 光、选择、隔离

带封盖的剖面、带排序降级方案的光学密度 X 光、穿透拾取与双向关联图检查;不构成历史证据。

已实现(有局限) ↗
R11

保存全部内部状态

带版本的节拍、齿位、扇形齿轮、警示、齿条、输出与离合器状态。

已实现 ↗
R12

博物馆级机械保真度认证

没有尺寸/接触验证,也没有与建成实物的完整对比。

未实现 ↗

R2 修复

固定轴的输出齿轮、字模与滚筒;统一的齿条齿距;0/8/16 mm 扇形齿轮抬升接口;有支撑的轴承接口与开孔机架;键固且相位对齐的进位臂;定长导向凸轮连杆;字模恢复前先释放压印;连续的驱动与压印姿态;带封盖的剖面、光学密度 X 光、穿透拾取以及双向连接追踪。

这些是具体的工程修复,并未关闭 45 项审计发现中的每一项。随附的源代码包记录了逐项修复清单及其测试;本页未予转载。

资料获取情况与未解决的证据

伦敦科学博物馆 · 馆藏记录,已完成的差分机 ↗已阅读;基准实物,并非完整的制造清单
巴贝奇 · BAB/A/163,立面图(档案目录) ↗已阅读目录;未获取全分辨率图纸
多伦·斯韦德 · 《技术说明》,1996 年,经授权的 HTML 转录本 ↗已阅读;转录本可能有误;早于打印机完工
斯韦德 1996 · 计算 ↗已阅读;计算机构
斯韦德 1996 · 驱动 ↗已阅读;56/16 齿数与所述 4:1 相矛盾
斯韦德 1996 · 圆周运动 ↗已阅读;详细凸轮轮廓未数字化
斯韦德 1996 · 现代实现 ↗已阅读;锁定机构、镜像机构与设置流程均有改动
斯韦德 1996 · 打印装置 ↗已阅读;属于设计层面的证据,并非 2002 年建成状态的验证
斯韦德 1996 · 铅版制作 ↗已参考;建成状态证据不完整
巴贝奇 · BAB/A/171,加法机构图纸复制件 ↗已查看图像;为展开的示意图,并非装配 CAD 图纸
复建时序图,复制图像 ↗已查看图像;在现有分辨率下无法可靠还原精细时序
伦敦科学博物馆 · 《技术说明》,2023 年 ↗已找到,但未阅读:超出网页阅读器大小限制;直接下载失败
伦敦科学博物馆 · 《用户手册》v1.1,2023 年 ↗已找到,但未阅读:超出网页阅读器大小限制;直接下载失败

重要区别

内核使用离散的齿接触、警示和扇形齿轮恢复。位置联锁与连接联锁会拒绝偏位或断开的装配部件。这些保护并不是通用的几何接触或受力求解器,也不能证明装配在所有情况下都不会发生碰撞。通用凸轮只用于说明各类控制机构,并非复原的博物馆凸轮轮廓。名义摇柄减速比、精细事件时序和原位安全快速设置都明确属于暂定内容。

输出传动链包含全部 30 个逻辑通道和两个铅版字模组。凸起的七段式字面和接触记录表面印痕是为教学而设计的几何,并非历史字体或材料变形。原机的格式图案轮、完整的凸轮/连杆与进位驱动传动链、紧固件孔、真实的设置硬件以及大量隐藏细节仍未验证或尚不完整。生成的零件清单是模型清单,并非经过验证的博物馆物料清单。

操作与检查

1. 在原位初始化

选择一个多项式,然后设定初始数字轮。系数按从常数项到最高次项的顺序排列。设置助手会为交替的半周期使用错位差分。也可以手动设置寄存器或单个数字轮,但这只是教学快捷方式。

2. 驱动同一套机构

运行、单齿/事件、阶段、完成周期以及顺时针拖动摇柄,调用的都是同一个仅正向的内核。摇柄名义上转一圈推进四分之一个周期。模型获得焦点时,空格键切换运行,右方向键推进 25 个节拍,N 键推进一个事件;Esc 键释放按键。周期进行中请勿编辑设置。

3. 跟随传值过程

当源轮送出数值时,实时寄存器读数会暂时变化。扇形齿轮保留位移并恢复源轮。进位警示从低位向高位传播。输出在压印接触时采集,而不是在一个独立计算出的答案结束时读取。

4. 检查几何结构

在模型上拖动可环绕旋转,按住 Shift 拖动或右键拖动可平移,滚动可缩放。点击部件,然后聚焦或隔离它。剖视使用可移动的世界空间剖切平面;封闭实体带有模板剖面封盖,包括已建模的孔。X 光会改变所选分组的不透明度;关闭穿透拾取后即可选中周边表面。被检查部件的来源状态随时可见。

5. 保存中断的运行

保存的状态包括所有数字轮齿位、扇形齿轮、警示、输出通道、印记、周期相位以及虚拟操作员的时间余量。载入后会暂停在保存点;只有按下“运行”才会继续播放。载入功能接受本版本带版本号的 JSON 模式。

6. 了解局限

详细几何与时序为暂定。有符号值与缩放值都只是解释。溢出提示只是一种观察,并不代表历史上存在报警硬件。页面分度是教学用的 12 行 × 2 列格式,并非复原的博物馆排版装置。

进阶课程

研学任务:差分机与机械运算

目标:理解数字系统中的结构、控制与能量关系。前置知识:阅读页面原理与模型说明。

可调变量:播放阶段与观察视角。步骤:比较各阶差分寄存器和进位机构运算前后的状态。

先预测后操作,至少完成两组对照,记录“条件、读数/状态、差异、原因”。解释题:有限差分怎样把运算转成重复加法?

采用“预测—观察—记录—解释”的方法,对照两种状态并说明关键部件的作用。

创新设想:提出一项改进,并说明需要哪些额外模型或实测证据。

继续学习:课程图谱 · 四舱基础实验 · 课程中心。