到了明历八年，机械研究所对明六式蒸汽机又做出了改进，第一是在活寒工作行程的中途关闭进汽阀，使蒸汽膨胀作功以提高热效率；第二是使蒸汽在活塞两面前作功双作用式以提高输出功率。由于活塞既要向下拉动扛杆又要向上推动扛杆，因此机械妹究所得研究员们便明了平行四边形扛杆，并在刘浩然的指点下明了曲柄滑块机构，从而可以带动飞轮，使得活塞的往复运动转换为主轴的旋转运动。这种蒸汽机被称为明八式蒸汽机。
机械研究所的研究员们再接再厉，他们开始尝试将蒸汽机从立式改为卧式。在刘浩然的指点下，他们明了十字联动机构，十字联动机构分为十字头和十字导轨。活塞的推杆连在十字头的一面，在十字头的另一面则连接一个环销连接的连杆。活塞推杆推动十字头在十字导轨上做前后运动，而十字头又来回地拉动连杆，连杆一端也是环销连接在一个飞轮的偏心处。
当十字头被来回拉动时，连杆拉动飞轮转动，由于环销连接是可以转动的，因此十字头的来回直线运动便转为飞轮的旋转运动了。这一点跟蒸汽火车非常相似。
更重要的明是在刘浩然的指点下，研究员终于改平型阀门为柱塞式阀门。阀门是蒸汽进入汽缸的咽悄。通过汽阀的汽量决定蒸汽机的功率。因此，阀式和性能影响着萎消机的转、功率和减塞党附川实际上是一种滑阀，与活塞气缸运动类似，它受压对称，又装有石棉树脂等混合物组成的耐高温活塞环，故磨损密封性好。更重要的是柱塞式滑阀可以通过曲柄扛杆与十字头连接，从而达到柱塞式滑阀与活塞运动联动同步。如活塞向前，推杆向前推，十字头向前运动，通过曲柄扛杆使的柱塞式滑阀向后运动，关闭后阀门，打开前阀门，蒸汽进入气缸的前部分。推动气缸停止向前运动，改为向后运动。活塞向后运动，推杆也向后，十字头随之向后运动，通过曲柄权杆拉动柱塞式滑阀向前运动。关闭前阀门，打开后阀门，使得蒸汽进入气缸后部分，推动活塞又向前运动，如此反复。
此外。机械研究所的研究员们对蒸汽机的动力提供所一锅炉也进行了改进和完善。他们最先研制出了火管锅炉，它由一个被很多管子穿过的水箱组成。由煤或木柴烧热所得的热气体从这些管子中通过加热水箱中的水,从而使得水箱里的水被加热成蒸汽，但是在火管锅炉中，整个水箱都处于高压之下，因此一旦水箱破裂将造成大爆炸，非常危险。
刘浩然根据自己用过的燃气热水器的原理。指导这些研究员们逆向思维，研制出水管锅炉，在这种锅炉中。一排管子位油火加热的气体中，而水从这些管子中流过，而且管子尽量做得扁平，增大与被加热气体的表面接触。以达到尽最大可能从燃烧的燃料中吸取热量，从而提高。
虽然在蒸汽方面取得重大的突破，但是还有很多东西需要改进，如气缸与活塞的配合、活塞润滑、气缸外部的保温、滑阀配汽机构、调机构、密封性、提高热效率等方面，还需要进行完善和改进，这样才能达到实用效果。制造出可以用于仿织、治炼、机器制造、采矿和运输等方面的动力机器，但是这种改进和完善又需要大明机械制造工艺和材料工艺的提高。只有大明机械制造工艺越娴熟、加工精度越高、材料越完善，蒸汽机的效率、实用性、稳定性就越高，从而达到实用价值。
这些都是急不来的，刘浩然估计还得有个三五年，研究所的最新式蒸汽机才可能投入实用。
在接下来的时间里，刘浩然开始考虑如何将大明兵器研究所进行分拆，提高效率。过去研制的东西不多，所以合成一个研究所没有什么问题，但是随着大明武器技术水平越来越高。以前大而全的架构已经不适用了，必须走专而精的道路，让研究员专心于某一项专长，这样使得他们的效率更高。而且当展到一定程度，还可以引入竞争机制，鞭策他们充分挥创新精神和想象力，研制出更好更新的武器。
七月初五。刘浩然布命令，将大明兵器研究所分拆。赵氏研究所，专门研究枪支，重点在前端闭锁旋转后拉枪机方面；潘氏研究所，专门研究枪支。重点是左轮和下落闭锁和后击锤式枪机方面；范氏研究所，专门研究枪支，重点在于后端闭锁的旋转后拉式枪机，当初大明后装铜壳步枪有两种备选，一是零九式，二是后端闭锁旋转后拉式的范式步枪，范式步枪射比零九式要略高一旦装配了弹匣，区别更大。但是现在大明的材质和工艺不够完美，炸膛的概率还是有的，而一旦炸膛，前端闭锁情况下士兵较大可能受伤，较小可能死亡，后端闭锁情况下士兵较大可能死亡，较小可能受伤，所以大明6军最后还是选择了前端闭锁的零九式。
这些研究所都是专门研究枪尖，只是他们各自的设计理念不同，所以走的路也不同，刘浩然干脆将他们全部分拆开来。各自专注于各自的特长，免得在一个研究所被埋没。
杜氏研究所，专门研究火炮，重点是前装线膛炮；安氏研究所，专门研究火炮。重点是楔式炮闩类型的后装线膛炮。槽式炮闩分为立楔式或横楔式两种。即在炮尾中作垂直滑动或水平滑动。立楔式炮闩通