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　　莢更是一件前所未有的機(jī)械裝置。所謂莢是一種神話中的植物。據(jù)說(shuō)長(zhǎng)在堯帝的居室階下。隨著新月的出現(xiàn)，1天長(zhǎng)1個(gè)莢，到滿月時(shí)長(zhǎng)到15個(gè)莢。過(guò)了月圓之后，就一天掉1個(gè)莢。這樣，數(shù)一數(shù)莢的莢數(shù)就可以知道今天是在一個(gè)朔望月中的哪一天和這天的月相了。這個(gè)神話曲折地反映了堯帝時(shí)天文歷法的進(jìn)步。張衡的機(jī)械裝置就是在這個(gè)神話的啟發(fā)下發(fā)明的。聽(tīng)謂“隨月盈虛，依歷開(kāi)落”，其作用就相當(dāng)于現(xiàn)今鐘表中的日期顯示。
　　遺憾的是關(guān)于張衡渾天儀中的動(dòng)力和傳動(dòng)裝置的具體情況史書(shū)沒(méi)有留下記載。張衡寫(xiě)的有關(guān)渾天儀的文章也只留存片斷。這片斷中也沒(méi)有提及動(dòng)力和傳動(dòng)裝置問(wèn)題。近幾十年來(lái)，人們?cè)\(yùn)用現(xiàn)代機(jī)械科技知識(shí)對(duì)這個(gè)裝置作了一些探討。最初，人們?cè)J(rèn)為是由一個(gè)水輪帶動(dòng)一組齒輪系統(tǒng)構(gòu)成。但因有記載明言渾天儀是“以漏水轉(zhuǎn)之”，而又有記載明言這漏水又是流入一把承水壺中以計(jì)量時(shí)間的。因此，就不能把這漏水再用來(lái)推動(dòng)原動(dòng)水輪。所以，原動(dòng)水輪加齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的方案近年來(lái)受到了懷疑。最近有人提出了一種完全不同的設(shè)計(jì)。他們把漏壺中的浮子用繩索繞過(guò)天球極軸，和一個(gè)平衡重錘相連。當(dāng)漏壺受水時(shí)壺中水量增加，浮子上升，繩索另一頭的平衡錘下降。這時(shí)繩索牽動(dòng)天球極軸，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。此種結(jié)構(gòu)比水輪帶動(dòng)齒輪系的結(jié)構(gòu)較為合理。因?yàn)?i)張衡時(shí)代的齒輪構(gòu)造尚相當(dāng)粗糙，難以滿足張衡渾天儀的精度要求。(ii)這個(gè)齒輪系必含有相當(dāng)數(shù)量的齒輪，而齒輪越多，帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力就必須越大。漏壺細(xì)小緩慢的水流量就越難以驅(qū)動(dòng)這個(gè)系統(tǒng)。(iii)更關(guān)鍵的是前面已提到的漏壺流水無(wú)法既推動(dòng)儀器，又用于顯示時(shí)刻。而浮子控制的繩索傳動(dòng)就可避開(kāi)上述三大困難。人們已就此設(shè)想做過(guò)小型的模擬實(shí)驗(yàn)。用一個(gè)直徑為6.5厘米，高3.5厘米的圓柱形浮子和一塊27克重的平衡重錘，就可通過(guò)繩索帶動(dòng)質(zhì)量為1040克的旋轉(zhuǎn)軸體作比較均勻的轉(zhuǎn)動(dòng)。其不均勻的躍動(dòng)在一晝夜中不過(guò)數(shù)次，且躍動(dòng)范圍多在2°以下，這種誤差在古代的條件下是可以允許的。因此，看來(lái)浮子- 平衡重錘- 繩索系統(tǒng)比原動(dòng)水輪- 齒輪系統(tǒng)的合理性要大一些。不過(guò)，張衡的儀器是個(gè)直徑達(dá)1米以上的銅制大物。目前的小型實(shí)驗(yàn)尚不足以保證在張衡的儀器情況下也能成功，還有待更進(jìn)一步的條件極相近的模擬實(shí)驗(yàn)才能作出更可信的結(jié)論。
　　不管張衡的動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)情究竟如何，總之，他是用一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)一種與自然界的天球旋轉(zhuǎn)相同步的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這種作法本身在中國(guó)是史無(wú)前例的。由此開(kāi)始，我們誕生了一個(gè)制造水運(yùn)儀象的傳統(tǒng)，它力圖用機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)精確地反映天球的周日轉(zhuǎn)動(dòng)。而直到20世紀(jì)下半葉原子鐘發(fā)明和采用之前，一切機(jī)械鐘表都是以地球自轉(zhuǎn)，亦即天球的周日轉(zhuǎn)動(dòng)為基礎(chǔ)的。所以，中國(guó)的水運(yùn)儀象傳統(tǒng)乃是后世機(jī)械鐘表的肇始。誠(chéng)然，在公元前4世紀(jì)到公元前1世紀(jì)的希臘化時(shí)代，西方也出現(xiàn)過(guò)一種浮子升降鐘(anaphoric clock)，它的結(jié)構(gòu)和最近人們所設(shè)想的浮子- 平衡錘- 繩索系統(tǒng)渾天儀相仿，不過(guò)其中所帶動(dòng)的不是一架天球儀，而是一塊平面星圖?？墒窃陔S后的羅馬時(shí)代和黑暗的中世紀(jì)，浮子升降鐘的傳統(tǒng)完全中斷而消失。所以，中國(guó)的水運(yùn)儀象傳統(tǒng)對(duì)后世機(jī)械鐘表的發(fā)展具有極其重要的意義。而這個(gè)傳統(tǒng)的創(chuàng)始者張衡的功績(jī)自然也是不可磨滅的。
　　從當(dāng)時(shí)人的描述來(lái)看，張衡渾天儀能和自然界的天球的轉(zhuǎn)動(dòng)配合得絲絲入扣，“皆如合符”，可見(jiàn)渾天儀的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的穩(wěn)定性相當(dāng)高。而渾天儀是以刻漏的運(yùn)行為基礎(chǔ)的。由此可以知道，張衡的刻漏技術(shù)也很高明。