那高速旋转的打谷滚筒，不仅要保证足够的强度和硬度，还得做得尽可能地轻便和平衡，否则一旦转起来，那巨大的震动和离心力，就能把整个机器给拆散了。
张大山尝试了多种木料，最后选定了一种质地坚硬、纹理细密、且不易开裂的硬杂木，作为滚筒的主体材料。
他又让铁牛用最好的铁料，锻造出两根粗壮坚固的中心转轴，并想办法将其牢固地嵌入滚筒的两端。
至于滚筒表面的那些“齿钉”，他们最初尝试用削尖的竹钉，但发现强度不够，很容易在高速旋转和撞击中断裂。
后来，还是石头想出了个主意，建议用那种生长在山里、质地异常坚硬、俗称“铁核桃”的树木的木心，削成一寸来长、筷子粗细的木钉，再用火烤使其进一步硬化，然后密密麻麻地、交错排列地嵌入滚筒表面。
这样一来，既保证了足够的硬度和耐磨性，又不至于像铁钉那样容易损伤谷粒。
那套脚踏的传动机构，更是让他们父子几人绞尽了脑汁。
如何将人踩踏的往复运动，高效地转化为滚筒的圆周旋转运动？
如何设计出合适的齿轮比，才能既省力，又能保证滚筒达到足够的脱粒转速？
那些用来固定滚筒和传动轴的轴承，又该如何制作，才能既灵活耐用，又能承受巨大的冲击力？
这些问题，每一个都像是一座难以逾越的大山，横亘在他们面前。
好在，张大山有《天工开物》这部“百科全书”作为后盾，虽然书上没有直接画出完整的打谷机图样，但其中关于各种机械传动、轴承设计、以及材料加工的原理和技巧，却如同一盏盏明灯，不断地为他指引着方向。
他大胆地借鉴了水车上那种用硬木制作的、浸了桐油的“自润滑轴承”的原理，并对其进行了改良，增加了可调节的间隙，以适应高速旋转的需求。
他又从纺车和织布机那种利用轮轴和皮带（用坚韧的牛皮代替）进行变速传动的结构中获得了启发，设计出了一套虽然简陋、却也还算有效的增速机构。
小山则发挥了他那秀才的学问，帮着父亲一遍遍地计算齿轮的齿数、轮轴的直径，力求达到最佳的传动比和力效比。
柱子更是将他那手日益精湛的木工技艺发挥到了极致，那些需要精确加工的齿轮、轮轴、连杆、以及各种形状不规则的框架构件，都在他那双灵巧的手中，如同被赋予了生命一般，严丝合缝地拼接组装起来。
父子几人，就在这叮叮当当的敲打声、吱呀作响的拉锯声、以及时不时传出的激烈争论和茅塞顿开的欢呼声中。
不眠不休，废寝忘食，克服了一个又一个的技术难题。
将一块块普通的木头，一截截冰冷的铁料。
一点点地，变成了一个凝聚了他们无数心血和智慧的、充满了勃勃生机的“打谷神器”。
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