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渾天儀是渾象和渾儀的總稱(chēng)。

渾象的構(gòu)造是一個(gè)大圓球上刻畫(huà)或鑲嵌星宿、赤道、黃道、恒隱圈、恒顯圈等，類(lèi)似天球儀。[1]

渾儀是一觀(guān)測(cè)儀器，內(nèi)有窺管，亦稱(chēng)望管，用以測(cè)定昏、旦和夜半中星以及天體的赤道坐標(biāo)，也能測(cè)定天體的黃道經(jīng)度和地平坐標(biāo)。渾儀由早期四游儀和赤道環(huán)組成。從漢代到北宋渾儀增加了黃道環(huán)、地平環(huán)、子午環(huán)、六合儀、白道環(huán)、內(nèi)赤道環(huán)、赤經(jīng)環(huán)等。北宋的沈括取消白道環(huán)、改變一些環(huán)的位置。元代郭守敬取消了黃道環(huán)，并把原有的渾儀分為兩個(gè)獨(dú)立的儀器：簡(jiǎn)儀和立運(yùn)儀。

張衡制造的渾天儀是依據(jù)渾天原理而制成。

其形狀是個(gè)球形的東西，相當(dāng)于現(xiàn)在的天球儀。渾天儀分做內(nèi)外幾層，每層都可以轉(zhuǎn)動(dòng)，中間有個(gè)鐵軸貫穿球心，軸的方向就是地球自轉(zhuǎn)的方向，軸和球體的接觸有兩個(gè)交點(diǎn)，即天球上的北極和南極。球的一半隱沒(méi)在地平圈的下面，另一半顯露在地平圈上面。

在球的表面排列有二十八宿和其它恒星，球面上還有黃道圈和赤道圈，二者成24度夾角，分列有二十四節(jié)氣。球體外面有兩個(gè)圓圈，一個(gè)是地平圈，一個(gè)是子午圈，外圈圓周長(zhǎng)為一丈四尺六寸一分。天軸支架在子午圈上，和地平斜交成3

張衡制成青銅渾天儀后，把它安裝在一間密室里，用流水的力量使它轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，讓一個(gè)管理人關(guān)閉在室內(nèi)，高聲向站在觀(guān)象臺(tái)上的觀(guān)察者報(bào)告說(shuō)：渾儀上哪一顆星正在升起，哪一顆星正在達(dá)到天頂，哪一顆正在落下去。一切都準(zhǔn)確地同天象相符。

在渾天儀和滴漏壺之外，張衡還創(chuàng)造了一種機(jī)械日歷，叫做“瑞輪冥莢”?！稌x書(shū)·天文志》記載：“至順帝時(shí)張衡又制渾象……，以漏水轉(zhuǎn)之于殿上室內(nèi)。星中出沒(méi)，與天相應(yīng)。因其關(guān)戾，又轉(zhuǎn)瑞輪冥莢于階下，隋月虛盈，依歷開(kāi)落。”冥 莢是傳說(shuō)中的一種樹(shù)，每天生一個(gè)莢，生到5個(gè)以后，又每天掉一個(gè)莢，掉完以后再重新生長(zhǎng)。受此啟發(fā)，張衡創(chuàng)造了瑞輪冥莢，其內(nèi)裝有機(jī)關(guān)，在一個(gè)立軸上裝上十五個(gè)具有凸輪作用的撥板，使它們依次分別作用十五個(gè)冥莢，各按著應(yīng)有的時(shí)刻升起和降落。然后把瑞輪冥莢放在渾天儀殿房外面階臺(tái)旁邊。接聯(lián)到滴漏壺上去，也是利用漏水轉(zhuǎn)動(dòng)和渾天儀聯(lián)動(dòng)。它從每月初一起，每天轉(zhuǎn)出一片木葉，到15日共轉(zhuǎn)出15片，然后每天再轉(zhuǎn)入一片，依次減少，到月落為止。因?yàn)殛帤v是和月亮的運(yùn)行配合的，所以這種儀器不僅可以表示出日期，它還可以表示出月亮圓缺的增減情形，也就是按照陰歷中的朔日、上弦、望日、下弦、晦日等順序，一次又一次地循環(huán)旋轉(zhuǎn)開(kāi)合著，使人們從瑞輪冥莢上可獲得類(lèi)似活動(dòng)日歷的效用。