缝纫机的原理
今天考古终于搞懂了一个小时候很困扰的问题,缝纫机的工作原理,当然只是其中一种链式缝纫方式。
如图所示(原谅我丑陋的画工),由于缝纫机针孔在头部,下钻穿过布料时,会产生一个竖直向下的线圈,这个线圈被位于布料下方的梭状结构勾住并绕轴旋转一圈,随着线的收紧完成一次缝制,如此循环往复:

这里困扰我的问题是,如果线圈随着钩状结构绕轴旋转,势必会被轴拦下,没法“凭空”穿过轴,这个问题很多介绍缝纫机原理的视频都没有讲清楚。直到看了考古视频才恍然大悟,线圈并不需要真的“穿过”轴,而是通过一次另一个方向上的巧妙旋转解决这个难题。只能说,奇妙的拓扑学!我用鞋带和铁丝做了个简单的示意:
这是初始状态,竖直向下的方向就是针头方向,线圈被梭上的钩子勾住拉出一次缝制的距离,同时轴开始旋转:

这是我们上面所描述的问题,如果线圈绕轴旋转,势必有一个冲突点,也就是图中红圈的位置,线圈会缠到轴上:

诀窍在于设法让线圈完成一次绕竖直方向的旋转,这样钩子就可以轻松脱离线圈,进行下一次缝制。如果我们把上图线圈所形成平面沿纸面向外的方向称作“外侧”,可以看出真正旋转的是这个面,而这个过程中,轴始终保持在面的外侧:

下图为视频所示的某种真实轴结构,轴依然固定,但梭子被设计成了一个巧妙的形状,它有两端,一端用来勾住被针头带下来的线圈,另一端通过曲面在轴的一次旋转过程中引导线圈产生了我们所说的绕竖直方向的旋转。
- 钩子勾住线圈,同时上一次勾住的圈脱离:

- 曲面引导线圈产生旋转,原本线圈已经套住了轴,这个曲面让靠里的那条线转到外面,拨开了线圈。无论看多少遍,还是叹为观止:
