中國(guó)機(jī)械簡(jiǎn)史（一）

（一） 傳統(tǒng)機(jī)械的形成和積累時(shí)期

  這一時(shí)期是中國(guó)機(jī)械發(fā)展的第一個(gè)時(shí)期，石器的使用標(biāo)志著這一時(shí)期的開始。這是一個(gè)十分漫長(zhǎng)的時(shí)期，經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。

  第一個(gè)階段相當(dāng)于舊石器時(shí)代。這一階段的工具主要用石料和木料制作，同時(shí)也有一些骨制工具。在工藝方面以石器打制工藝為主，主要是經(jīng)過敲擊和初步修整使石塊成石器。這一階段后期出現(xiàn)了磨制的石器，使工具的形狀趨于合理。當(dāng)時(shí)的石器工具的種類有砍砸器、刮削器、石錘、尖狀器、石球、石矛和石鏃等，這時(shí)出現(xiàn)的其他材料的工具有木捧和磨制的骨針等。弓箭的出現(xiàn)表明這時(shí)的機(jī)械技術(shù)已有了一定的水平。

  第二個(gè)階段相當(dāng)于新石器時(shí)代。這一階段在石器制造方面以磨制工藝為主，同時(shí)對(duì)石器的制造有了一套完整的工藝過程。對(duì)石器的選擇、切割、磨制和鉆孔等都有了一定的要求。這一階段出現(xiàn)了大量的生產(chǎn)工具、如錛、斧、鏟、鑿、磨盤、磨棒、杵臼、鉆、網(wǎng)墜、紡輪、犁、刀、鋤、耘田器等。工具的種類不但有所增加，而且出現(xiàn)了不少專用工具。這時(shí)還出現(xiàn)了原始紡織機(jī)、制陶轉(zhuǎn)輪等較復(fù)雜的機(jī)械，反映了這一階段機(jī)械的發(fā)展水平有了顯著的提高。

  第三個(gè)階段大約從新石器時(shí)代末期到西周時(shí)期。從動(dòng)力方面看，這一階段已經(jīng)開始使用畜力和風(fēng)力作為原動(dòng)力。古車和風(fēng)帆的出現(xiàn)標(biāo)志著新的動(dòng)力出現(xiàn)。商代已經(jīng)開始用牛來(lái)耕地。這一階段已廣泛使用犁來(lái)耕地。農(nóng)業(yè)機(jī)械的種類更多，還出現(xiàn)了桔槔、轆轤等復(fù)合機(jī)械工具。在舊石器時(shí)代就已出現(xiàn)銅器，但沒有大量使用。商代青銅工具和器械開始得到較廣泛的應(yīng)用，到西周時(shí)期，青銅冶鑄技術(shù)達(dá)到了高潮。青銅器的出現(xiàn)標(biāo)志著一種新的機(jī)械技術(shù)和制造工藝的誕生。青銅冶鑄工藝在這一階段經(jīng)歷了由低級(jí)到高級(jí)逐漸成熟的過程。從使用單面范和雙面范制作小件器物，發(fā)展到用多塊范、芯組成的復(fù)合范制作大型器件。商中期已廣泛使用分鑄法等先進(jìn)工藝。這一階段后期，陶范熔鑄技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

  總的來(lái)看，這一時(shí)期在動(dòng)力方面由只利用人力發(fā)展為人力、畜力等并用。在材料方面由以石質(zhì)材料為主發(fā)展為以木、銅質(zhì)材料為主。在結(jié)構(gòu)方面由簡(jiǎn)單工具發(fā)展為復(fù)合工具和較為復(fù)雜的機(jī)械。在原理方面從杠桿、尖劈等原理的利用發(fā)展為對(duì)慣性、摩擦、彈性和重力等原理的利用。在制造工藝方面經(jīng)歷了由石器制造工藝向銅器和其他機(jī)械工藝的轉(zhuǎn)變。這些情況說(shuō)明在這一時(shí)期中國(guó)傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)已經(jīng)形成并有了一定的發(fā)展。

(二) 傳統(tǒng)機(jī)械的迅速發(fā)展和成熟時(shí)期

  從春秋時(shí)期開始，我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)械的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。這一時(shí)期鐵器開始得到使用，使古代機(jī)械在材料方面取得了重大突破。鋼鐵技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展為制造高效生產(chǎn)工具提供了條件。隨著鋼鐵技術(shù)的產(chǎn)生、鑄造、鍛造和柔化處理等機(jī)械熱加工技術(shù)在這一時(shí)期得到了迅速發(fā)展。從春秋時(shí)期開始，就已用生鐵來(lái)鑄造多種機(jī)械，特別是農(nóng)業(yè)機(jī)械。這一時(shí)期鍛造工藝有了新的發(fā)展，許多工具都是用鍛造方法制成的。戰(zhàn)國(guó)早期就已出現(xiàn)鑄鐵柔化處理技術(shù)，到東漢末期，大多數(shù)鑄造的機(jī)械工具都經(jīng)過了柔化處理。

  在動(dòng)力方面，這一時(shí)期除使用前面的動(dòng)力外，開始利用水力為機(jī)械的原動(dòng)力，出現(xiàn)了一些水力機(jī)械。在結(jié)構(gòu)原理方面也有新的突破。在不少機(jī)械上出現(xiàn)了齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)等復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。水排、水碓、指南車以及渾天儀、地動(dòng)儀等機(jī)械的出現(xiàn)反映了這一時(shí)期的機(jī)械在結(jié)構(gòu)原理方面已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。

  這一時(shí)期的農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展很快，出現(xiàn)了三腳樓這樣的重要播種機(jī)械。還發(fā)明了高效糧食加工機(jī)械—風(fēng)扇車。磨、碓等谷物加工機(jī)械都已出現(xiàn)，并有了很大的發(fā)展。東漢時(shí)期還出現(xiàn)了用了齒輪傳動(dòng)的連磨和用水力推動(dòng)的槽碓和水碓。西漢時(shí)期已有犁壁出現(xiàn)，到東漢時(shí)期犁的結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本定型。在紡織機(jī)械方面出現(xiàn)了手搖紡車、布機(jī)和提花機(jī)等重要機(jī)械。這一時(shí)期的造船技術(shù)已比較發(fā)達(dá)，櫓、舵、帆等部件逐漸完善了起來(lái)，并且能夠制造大型的樓船和戰(zhàn)船。

  在這一時(shí)期，生產(chǎn)過程中的機(jī)械系統(tǒng)有了很大的變化。許多機(jī)械已用自然力代替人力作為原動(dòng)力。對(duì)機(jī)械的操作開始由直接操作向間接操作轉(zhuǎn)變。動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳輸開始由機(jī)械本身來(lái)完成。對(duì)機(jī)械的控制開始由人的直接控制向間接控制發(fā)展。水排、水碓和馬排等機(jī)械具備了機(jī)器的基本組成要素，都已具有原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)三個(gè)組成部分。機(jī)器的出現(xiàn)反映了機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展達(dá)到了很高的程度。

  在這一時(shí)期，我國(guó)的機(jī)械技術(shù)迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的鑄造、鍛造、柔化處理技術(shù)不斷提高，逐漸趨于成熟。各種農(nóng)業(yè)機(jī)械大都出現(xiàn)并大致定型。造船、紡織機(jī)械技術(shù)已達(dá)到成熟階段。從動(dòng)力、材料、工藝和結(jié)構(gòu)原理等多方面看，我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)械已發(fā)展到成熟階段。

(三) 傳統(tǒng)機(jī)械的全面發(fā)展和鼎盛時(shí)期

  從三國(guó)時(shí)期到元代中期是中國(guó)機(jī)械發(fā)展的第三個(gè)時(shí)期。與前兩個(gè)時(shí)期相比其主要特點(diǎn)是機(jī)械的總體技術(shù)水平有了極大的提高，古代機(jī)械得到了全面發(fā)展。這一時(shí)期經(jīng)過了兩個(gè)發(fā)展階段。 

  第一階段為三國(guó)到隋唐五代時(shí)期，是傳統(tǒng)機(jī)械持續(xù)發(fā)展時(shí)期。這一階段在工藝方面有較大進(jìn)步。鍛造農(nóng)具開始在農(nóng)具中古主導(dǎo)地位。鑄造技術(shù)有了新的發(fā)展，出現(xiàn)了一些大型鑄件。水力機(jī)械在這一階段得到了進(jìn)一步發(fā)展，兩晉時(shí)期出現(xiàn)了自動(dòng)磨車、舂車、水碾等水力機(jī)械。東漢時(shí)期發(fā)明的提水翻車得到了改進(jìn)和推廣。同時(shí)還發(fā)明了高轉(zhuǎn)筒車等灌溉工具。唐代耕犁的結(jié)構(gòu)有新的改進(jìn)，出現(xiàn)了可以轉(zhuǎn)動(dòng)的犁槃裝置。這一階段的造船技術(shù)有了新的發(fā)展，發(fā)明了明輪船。此外，在兵器、紡織機(jī)械和天文儀器等方面也有新的發(fā)展。

  第二個(gè)階段是宋元時(shí)期，這是中國(guó)傳統(tǒng)機(jī)械發(fā)展的高峰時(shí)期。這一階段，在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面有很大的進(jìn)步。宋代出現(xiàn)了鍛制的犁刀裝置，還較廣泛采用了鐵搭，踏犁等新式農(nóng)具。各種水力機(jī)械得到了更廣泛的利用。這一階段出現(xiàn)了論述農(nóng)業(yè)機(jī)械的專著。宋代曾之謹(jǐn)?shù)摹掇r(nóng)器譜》 (已失傳)對(duì)農(nóng)具的形制進(jìn)行了專門論述。元代王禎《農(nóng)書》中的“農(nóng)器圖譜”部分對(duì)當(dāng)時(shí)的農(nóng)業(yè)機(jī)械和許多生產(chǎn)工具進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明和論述。“農(nóng)器圖譜”為以后對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械和生產(chǎn)工具的研究和記述打下了基礎(chǔ)。在這一階段，紡織機(jī)械有新的發(fā)展。王禎《農(nóng)書》中記述的水力大紡車，腳踏棉紡車等紡織機(jī)械反映了當(dāng)時(shí)紡織機(jī)械的水平達(dá)到了很高的程度。兵器制造技術(shù)在這一階段發(fā)展很快，出現(xiàn)了管形火器和噴射火箭等新式武器。在宋代、許多新型船紛紛出現(xiàn)，造船技術(shù)趨于鼎盛。特別應(yīng)指出的是，這一階段在天文儀器方面取得了重大突破，出現(xiàn)了蓮花漏法、太平渾儀、假天儀、水運(yùn)儀象臺(tái)和簡(jiǎn)儀等重要儀器和裝置。我國(guó)傳統(tǒng)的天文儀器這時(shí)已發(fā)展到高峰階段。這一階段還有一些重大的發(fā)明，如出現(xiàn)了活字印刷術(shù)和雙作用活塞風(fēng)箱，還發(fā)明了冷鍛和冷拔工藝。

  在第三個(gè)時(shí)期，我國(guó)出現(xiàn)了許多杰出的機(jī)械制造家，如馬鈞、祖沖之，李皋、張思訓(xùn)、燕肅、蘇頌、郭守敬和王禎等，為傳統(tǒng)機(jī)械的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。這十時(shí)期的機(jī)械不但種類多，而且水平高、創(chuàng)造性強(qiáng)。中國(guó)在機(jī)械加工、農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械；造船和儀器制造等多方面都走在了世界的前列。不少機(jī)械傳到了國(guó)外，對(duì)世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了一定的影響。這時(shí)期是傳統(tǒng)機(jī)械全面發(fā)展和鼎盛時(shí)期，也是中國(guó)機(jī)械史上的繁榮時(shí)期。  

 

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