新火藥的第一次實驗完成以後，朱慈炅沒有再參與後面的實驗，而是直接將顆粒狀火藥的製法教給了徐光啟，讓他們自己想辦法去實驗火藥的殺傷距離和射程。
徐光啟等人經過數輪實驗之後，得出結論：
鳥銃使用新火藥以後，三十五步（五十米）內的穿透力提高了一倍，射程提高了近五成。
使用顆粒狀的新火藥以後，鳥銃的殺傷距離直接提高到了六十步（八十五米左右），射程達到了一百五十步（二百一米左右）。
這樣鳥銃在射程和殺傷距離上基本上可以和長弓相媲美了，只是穿透力還略微差了一點。
當然，這些還遠遠不夠，要讓火藥武器在戰場上完美壓制弓箭，射程必須更遠，穿透力必須更強，殺傷距離起碼要達到一百五十米，最重要的射速要跟上。火繩槍在射速上有先天的缺陷，這點再怎麼改進都沒用，只有等燧發槍做出來，才能徹底解決這個問題。
要做燧發槍就必須有工具機，而要做工具機就必須有動力源，所以朱慈炅將原始蒸汽機定為下一步目標。
蒸汽機的核心是活塞和曲柄，這個活塞還好理解一點，就是個來回往復做直線運動的氣缸，這個曲柄就有點複雜了。曲柄是將來回往復運動轉化成圓周運動的一套裝置，因為大多數工具機都是旋轉工作的，所以這個曲柄在工具機中是一套必不可少的裝置。
其實曲柄裝置和現代人騎自行車有點像，人騎自行車的時候髖骨部位是固定的，大腿和小腿都在做小幅度的圓弧運動。如果仔細去觀察騎自行車的人的膝蓋部位，就會發現，膝蓋其實是在做直線往復運動。如果從這個角度理解，就很簡單了，曲柄有兩個活動軸，就好比人的大腿和小腿，然後還有一個旋轉軸，就是自行車的鏈輪中心的那根小軸，整個曲柄裝置就是靠這三根軸將直線往復運動轉化為圓周運動的。
問題來了，這明朝還沒有自行車啊！怎麼辦呢？
朱慈炅思考了很久，最後想出了一個簡單的模型，有點類似於古代的腳踏式水車，只是多加了一個旋轉軸。也就是豎兩根方木，在中間用鐵棍穿一個圓木板，這就相當於自行車輪子了。然後把鐵棍兩頭都敲一個u字形出來，再在u字形的底部穿一塊跟腳差不多大的小木板這就相當於自行車的踏腳了。然後直接在兩根方木的頂端栓個馬鞍，這就相當於自行車的坐墊了。當然這個自行車是不能騎著在路上跑的，木輪子只能在兩根方木間轉動，這點倒是後世健身房裡的動感單車有點像。
他把這個設想跟宋應星一說，宋應星馬上就明白了，這只是將腳踏水車稍微做了一點修改而已，很容易就做出來了。
而且做出來以後宋應星還試了試，感覺這比原來的腳踏水車好用多了，倒是一個值得推廣的好東西。
朱慈炅當然不會無聊的去設計一個腳踏水車，自行車模型做好以後，他又將所有親信召集到乾清宮的偏殿裡，進行現場引導。
既然宋應星會騎這玩意，他連教人騎都省了，直接就讓宋應星坐上去慢慢的踩，不要停。
然後他將徐光啟等人叫過來，指了指轉動的木輪又指了指宋應星的膝蓋，讓他們仔細觀察。
這偏殿立馬就像變成了後世的健身房，宋應星像一個健身教練一樣，在那裡慢慢的踩著『動感單車』，旁邊一大堆學員在認真觀摩。
朱慈炅讓他們觀摩了大概一刻鐘，見一眾親信還沒有一個茅塞頓開的，只得上去指著宋應星的膝蓋對徐光啟道：「如果把氣缸的圓杆連在這個部位，會怎麼樣？」
徐光啟恍然大悟道：「那就不用人踩了，只要通上熱氣，這個木輪就會轉個不停！」
朱慈炅鬆了一口氣，這幫人的腦袋總算還不是榆木疙瘩，敲打幾下還是能開竅的。見眾人興致正高，朱慈炅決定再加點內容，他問道：「齒輪你們知道嗎？」
這次王徵反應最快，他搶先問道：「就是帶齒的圓輪嗎？這個我知道。」
朱慈炅又繼續引導道：「恩，那我問你，做大小兩個齒輪，齒與齒大小一致，小輪十七齒，大輪一百七十齒，用大輪帶動小輪，那麼大輪轉一圈，小輪轉多少圈？」
這麼簡單的問題都問出來了，當我們腦子不好使嗎？王徵尷尬的答道：「當然是十圈。」
見效果差不多了，朱慈炅下令道：「徐光啟，你配合畢懋康把這套東西做出來，這東西彎彎曲曲的，我們就叫他曲柄吧。王徵你負責做兩個木齒輪，小的十七齒，大的一百八十齒，大小齒輪的齒必須一樣大。孫元化你和宋應星趕緊把銅缸做出來，大家都加把勁，三天之內把東西都做出來，三天後我們再做實驗。」
徐光啟等人雖然不明白朱慈炅到底想做什麼東西，但從他的口氣可以聽出來，大家離成功已經不遠了。
這小皇上可是神仙下凡，他隨便說了個火藥的配方就把火藥的威力提高了五成，這次準備了這麼久，自然會是個更好的東西，大家都很期待，所以回去之後他們都幹勁十足，加班加點，廢寢忘食，終於在三天內把所有東西都做出來了。
第四天，早朝過後，還是在明熹宗以前做木工活的偏殿裡，朱慈炅和一眾親信又聚在一起，開始了新的實驗。
首先實驗的是氣缸，孫元化和宋應星做了一點小小的改進，氣缸的上下兩個口各單獨接了一個水壺，壺嘴上連著銅管，直接固定在上下兩個口子上，這樣，只要一個人去揭按壺蓋就可以了。
揭開聯通下口的水壺蓋，按住聯通上口的水壺蓋，氣缸杆馬上下降，揭開聯通上口的水壺蓋，按住聯通下口的水壺蓋，氣缸杆立馬上升，兩隻手輪流揭按，氣缸杆就在那裡上下不停的動，兩手的動作越快，氣缸杆動的越快。
朱慈炅見他們還能開動腦筋做出改進，點了點頭，誇獎了幾句，然後讓他們把氣缸杆接到曲軸裝置上。
這幾個人早就商量好了，所以兩邊都做好了連接的部件，很快氣缸就和曲軸裝置連接在一起了。
不用朱慈炅招呼，宋應星立馬就開始輪流揭按水壺蓋，曲軸果然轉動起來，兩手的動作越快，曲軸中間的那根轉動軸就轉的越快，朱慈炅目測了一下，大概一分鐘能轉三十圈的樣子。
這個轉速相對於手工工具來說已經是快到極限了，但是這樣就夠了嗎，不夠，遠遠不夠。
朱慈炅又讓他們把大齒輪連接到曲軸裝置的轉動軸上，再把小齒輪靠在大齒輪上，小齒輪中間再穿根軸，用木架定住位置。
這下可不得了了，隨著宋應星的動作，小齒輪的轉速最高時達到了恐怖的三百轉每分鐘，在純手工作業的明朝，這種轉速簡直跟神話故事一樣！
雖然噪音很大，雖然轉動的不夠平穩，但這只是個粗糙的模型，正式的東西做出來肯定比這個要好。大家都滿臉興奮看著轉動的小齒輪，這麼快的轉速，鑽起孔來豈不是快的嚇人！
他們以前是用手工拉繩鑽孔，一根半米長的槍管三個人要鑽一天，現在有了這個東西，只要在小齒輪的軸上固定一根鑽頭，一個人一天就可以鑽十根甚至二十根出來！
不用朱慈炅引導，他們已經知道這套東西的作用了，徐光啟興奮的指著小齒輪中間道：「皇上，是不是在這裡加根鑽頭，就可以鑽孔了？」
朱慈炅欣慰的點了點頭道：「恩，是可以用來鑽孔，就叫它鑽床吧，還可以做成其他的東西，你們先把鑽床做出來再說吧。」
然後，他又指著氣缸道：」不用站個人揭來按去的那麼麻煩，兩個孔的旁邊再加個小一點的圓筒，裡面裝個小滑塊，上去時正好能擋住上面的氣孔而下面的氣孔通，下來時正好能擋住下面的氣孔而上面的氣孔通，再在滑塊上接根圓杆，伸出來的杆子連到這跟轉動的曲軸上，連接處也折個彎，與旁邊的彎正好相反就行了，這樣只要將熱氣送進去，它就會自己不停的動了。「
眾人聞言，又一次驚呆了，這東西還能自己動！
他們沉思良久，發現按朱慈炅的意思做，這圓杆還真的能自己來回伸縮，只要熱氣不停供進去就行了。
眾人真不敢相信這世上還有人能想出這麼好的東西，他們滿臉崇拜的看著朱慈炅，齊聲贊道：」皇上真乃神仙下凡！「