到东晋时，北方的后赵、后秦统治者都令人给他们制造过指南车，这当 然不是为了指引方向，而是在出巡时讲排场罢了。东晋义熙十三年（公元417 年），大将刘裕率晋军北上攻占后秦首都长安（今陕西西安市），灭掉后秦。 刘裕在长安获得了指南车，将它运回江南。可是这时，这辆指南车只剩下一 个空架子，内部机械已经完全散失。因此每当行走的时候，只好让人藏在车 内来转动木人，使它指向南方。后来刘裕和他的子孙做了皇帝，都是用这部 旧指南车做做样子而已。
刘宋末年，萧道成当了禁军首领，他打算有一辆真正的指南车。这时祖 冲之正任谒者仆射，平时又有博学之名，于是萧道成找到祖冲之，希望他能 够重造指南车，祖冲之答应了。以前所造几辆指南车，其内部机械可能是木 制的。祖冲之经过详细研究，把内部机械部件改用铜制，灵敏度自然比木制 的要高，这是一项成功的改进。指南车造成后，萧道成让两个手下大臣去试 验车的性能。试验的结果证明，这辆车构造精巧，运转灵活，不论朝什么方 向转变，木头人的手始终指向南方。在场的人纷纷称赞祖冲之的才能。
就在这时，北朝有个叫索驭 （音lín）的人来到了建康，声称也能制造 指南车。萧道成便让他再制造一辆。制成后，萧道成下令让这一辆和祖冲之 的那辆在乐游苑（皇家花园）里进行比赛。结果，索驭 的那辆指南车比不 上祖冲之的灵活，运行中时常指不准方向，索驭 非常羞愧，只好把自己的 车给毁掉了。而祖冲之制造的指南车，不久也毁于战火，指南车的制造方法 再次失传。
到北宋时代，有两位能工巧匠燕肃和吴德仁分别于公元1027年和公元 1107年各自造出了指南车。这两辆指南车虽然也早已失传，但制造原理却得 益于《宋史》的记载而保存下来了。指南车的主要部分是一组五个齿轮所组 成的差动齿轮机；在车厢中间安装一个大平轮，上面竖一长轴，轴上有一木 人；左右各装一小平轮；外侧各装一立齿轮，起转动作用，能够跟随左右的 行走轮转动。车行之前先将木人之手指向正南。当指南车一直向前行驶的时 候，左右水平轮和中心大平轮是分离的，不相接触，因此两边行走轮的转动 不影响中心大平轮。如果车向左转弯，右边的行走轮就会带动立齿轮、牵动 小平轮，小平轮又使大平轮向相反方向转动。因此中心大平轮受右边行车轮 的影响而向右转动，恰好能抵消车辆向左转变的影响，使木人手臂仍旧指向 南方。车子向右转变也是同样的道理。
祖冲之重造的指南车，其具体结构不一定是和燕肃、吴德仁的一样。但 无疑也是用差动齿轮原理制造的。因为在祖冲之以前很久我国劳动人民就发 明了齿轮，而且指南车只有通过齿轮的作用，才能很好地解决传动、变速、 变向等问题。所以祖冲之采用这种原理是必然的。
制造水碓磨
刘宋的统治由于不断的内争而日益削弱，朝中大权就落到了禁军首领萧 道成手中。他趁刘宋衰落之机，于公元479年夺取了政权，在建康做了皇帝， 改国号为齐（历史上称南齐）。随后的十几年中，南齐境内没有大的战乱以 及内争，国家出现了暂时的稳定局面，农业生产有所发展。
由于祖冲之曾经长期做过地方官，比较了解劳动人民的生活疾苦和生产 实际状况。所以在这段时期他关心生产，用很大精力研究农具的提高与改进 的问题。他把前人的发明创造加以改进，取得了新的成就。水碓磨的创造就 是其中最重要的一项。他在做地方官时，就注意到农民春（音chōng）米、 磨粉很费力，就想利用机械来代替人力，提高工作效率以便减轻农民的劳动 强度。现在，他利用在朝做官比较清闲的机会研究出了粮食加工机械，称为 水碓磨。水碓磨造成后，进行了公开试验，运行效果很好，齐武帝也亲往观 看。
水碓磨是利用水流冲击的力量进行工作的水利机械。礁和磨是我国过去 粮食加工的主要工具，为了把谷物的皮壳去掉，人们在很早以前就知道用杵 舂米的方法，不过效率很低。到了汉代，人们就开始利用水力舂米的水碓。 在战国时期，南方已经采用水力代替畜力进行磨粉，发明了水磨。水碓和水 磨的发明，提高了一定的劳动效率。西晋的杜预发明了连机碓，利用水力同 时驱动几个石杵舂米；同时他还创造了水转连磨，在水力充足的地方，能带 动八个磨同时进行磨粉。连机碓和水转连磨的发明，无疑提高了粮食加工的 效率。但是它们是分开的，碓和磨不能同时使用，仍有不方便之处。祖冲之 的水碓磨就是根据连机碓和水转连磨的结构而改进的，他把水碓和水磨结合 起来，能同时舂米和磨粉。由于这种机械直接服务于农业劳动，因此得以推 广，流传至今，虽然有所改进，但仍是在祖冲之的基础上进行的。
水碓磨的创制是祖冲之在机械制造方面的重要贡献。
计时器及欹器
做为天文历法科学家的祖冲之，由于研究的范围很广，所以也对计时器 进行了研究改革。他制造过计时器——漏壶。
祖冲之从青年时代开始就用大量时间从事天文观测。他观测所使用的仪 器，除前面提到的铜表之外，还有计时器——漏壶。只有时间比较准确，观 测所得到的结果才更可靠。因此，祖冲之对传统的计时器漏壶进行了研究， 并有所改革。
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