中国古代机械发展史Word下载.docx

1、1.3春秋战国时期的机械, 1.4秦汉时期的机械, 1.5三国、两晋、南北朝时期的机械, 1.6隋、唐、时期的机械, 1.7五代、宋、辽、金、元时期的机械, 1.8明、清时期的机械, 2（总结,参考文献, 机械设计基础课程设计 1引言 机械是机器和机构总称。各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动的装置。至于机器则都是根据某种使用要求而设计的执行机械运动的装置，可用来变换或传递能量、物料和信息。机械是人类生产和生活的基本要素之一，是人类物质文明最重要的组成部分。机械的发明是人类区别其他动物的一项主要标志，机械也可称为一项科学技术。中国已有五千年以上的文明史，它源远流长、连绵不断以及光辉灿烂为显

2、著特征，著称于世界民族之林。在繁华似锦的中国文明史中，科学技术的成就则以其特有的光芒，熠熠生辉，是中国文明史的重要组成部分，同时又是世界科学技术发展史不可或缺的重要篇章。中国古代机械的发展对世界科学技术的发展起到了不可忽视的作用。1 1. 1中国原始社会的机械 人和动物都是在自然界的斗争中求得生存和发展的。但是，人能制造和使用工具，这是人类所特有的活动，是人同动物的根本区别。人类最初是使用天然的木棒和石块作为获取食物和防卫的工具。后来发展了木制工具、石制工具和骨制工具等。新石器时代和出现了大量的专用石器，如斧、锛、铲、凿、镞、矛头、磨盘、磨棒、网坠和纺轮等。人们在这些石器的制造和使用中，已逐渐

3、认识了许多物理和机械性能的知识。如人们把石斧、石铲、石锛、石凿磨制成背厚刃薄的形状，就符合劈尖原理。打猎用的投掷武器石矛就很符合动力学原理。仰韶文化遗址中出土的小口尖底瓶是专门用来提水的容器，很符合力的平衡原理。在农业方面，原始农业的农具已出土的有石铲、石锛、石耜和骨耜等翻土工具，石锄、蚌锄和有两翼的石耘田器等中耕除草工具，石镰、蚌镰、骨镰、穿孔半月形石刀等收割工具，以及石磨棒之类的谷物脱壳工具。在交通运输方面，新石器时代后期，我们的祖先在陆路交通上，先后创造出滚木、轮子、轮轴，最后出现了车。车轮先是没有轮辐的一块圆木，后来创造了有轮辐的车轮。1.2夏、商、西周时期的机械 中国在经历了漫长的原

4、始社会后，开始进入阶级社会奴隶社会。奴隶制的出现是合乎社会发展规律的进步现象。它促进了社会分工、社会生产和科学文化艺术的发展。中国夏、商 西周时期，大规模农业生产的出现，各种手工业的兴起，城市的建立，宫殿的建造，文字的形成和发展，科学与生产技术的分化等，都是奴隶制建立的和发展所带来的巨大进步。当然，中国的机械迅猛的发展起来。首先是杠杆原理的充分利用。杠杆是一种发明最早，应用最普遍的简单机械。当人类知道用粗苯的石刀石斧时，就已经知道利用木棒或木杆了。据徐光启农政全书卷十七说，桔槔可能创始于商代初期的成汤时期。它的构造即采用杠杆原理，把一个横长杆又中间架起或悬吊起来，一头用另一个直杆系住汲器，另一

5、头在上部绑上一重石。不汲水时，绑石的一头较重;当汲水时，人用力将直杆下按，使汲水器汲满水，则绑石的一头被提高处;当向上提汲器时，因重石下压，人不用多少力2 量，便可将汲满水的汲器提起，从而起到省力提水的作用。其他利用杠杆原理创制的工具有剪刀、铡刀、手钳、脚踏碓、水碓、抛石机及织布机上的脚踏板等。除了杠杆原理的充分利用还有滑车。滑车是由绳索和轮缘上带有沟槽并可转动的轮滑组成的用于起重或牵引的简单机械。目前所见到的最早的轮滑是1973年在河北藁城商代遗址所发现的一枚陶制滑轮，轮径约31毫米，厚约24毫米。此滑轮可能是纺织机具上的零件，而不是起重滑车上的滑轮。在耕作技术方面，商代已使用耕牛，卜辞中已

6、有“犁”字。1.3春秋战国时期的机械 春秋战国时期是中国历史上由奴隶制向封建制转变的社会大变革时期。铁器的使用和推广是这一时期生产力发展的重要标志。与此同时，手工业也有很大发展，冶铁业、煮盐业和漆器业的兴起和发展使手工业内部分工日细。春秋战国时期，杠杆的利用和衡器的使用已经很普遍了。墨经不仅清楚地叙述了各种杠杆的实验结果，而且对各种实验作了正确的解释，分析和归纳了权衡杠杆两端增减“重”与“权”的重量及“本”与“标”的长度之间的关系，而且还考虑了距离和平衡的关系。虽然没有得出明确的定量关系，但实际上已提出了力矩的概念。可以说，墨家已发现了杠杆平衡原理。杆的具体构造我国考古工作者曾有发现。如湖南长

7、沙左家山出土的战国木衡及铜权也很清楚地表明了在称重物时根据杠杆原理所创造的天平和秤。对于滑车，在文献方面，成书于战国时期的墨经中已有关于“滑车”式装置的以升降重物原理的说明，但仍难确认该装置就是有滑轮构成的。与滑车相近似的另一种机械就是轮轴。轮轴是由相互固定的轮和轴组成的一类简单机械，主要用于提升、引曳重物，也可用来卷收绳索等。由于轮轴的轮和轴绕同一轴线转动，在直径较大的轮的边缘施切向力使轮转动，直径较小的轴便卷收软索并提升重物。轮和轴的半径比越大，提升重物就越省力。轮轴装置实际上一具可连续回转使用的杠杆。古代的轮轴装置主要是“辘轳”，一种绞车。迄今所见到的最早的辘轳残件是在湖北大冶铜绿山古矿

8、遗址中发现的一根木制辘轳轴 。该轴全长约2500毫米，直径约260。辘轳轴的两端砍成较细的轴头，可安放在支架的立柱上，中间有两排疏密不同的方孔，应是用来安插搬转辘轳的横杆的。这一发现表明，至少自战国中、晚期至西汉之间辘轳已在采掘工作中用来提升矿井中的矿石和积水。3 1.4秦汉时期的机械 秦始皇灭六国，结束了长期诸侯割据的居民，终于在公元221年建立了中国历史上第一个统一的、多民族的中央集权的封建专制国家。在这种历史条件下，极大的推动了社会生产的发展和科学技术的交流。汉承秦制，汉王朝继续采取巩固和发展封建制度的政策。汉武帝时期是中国科学史上一个重要的发展时期。而东汉时期，社会生产和科学技术又有了

9、新的发展，涌现出了以张衡为代表的一大批科学家，使科学技术水平超过了西汉时期。农业机械方面，牛耕的推广是社会生产力发展中的一件大事。汉武帝时推广大型铁农具，牛耕得到进一步普及。所谓“耦耕”，当是两牛抬扛合引一犁的耕作方式。汉代畜力犁已采用犁壁，从山西平陆等地汉墓出土的犁耕图看，犁由犁辕、犁梢、犁底、犁铧、犁壁组成，并可用犁箭调节耕地深浅，已基本定型。东汉以后，南方逐步推广水利与牛耕，并普及东北、西北和西南的部分地区。西汉时，我国已经使用了轮扇，即已经发明了谷物脱粒后，清理籽粒，分出糠粃的风力机具。它把轮扇连续扇风以及籽粒重则沉、粃轻则飏的经验巧妙地结合起来，应用于一个机械之中，确是一种新颖的创造

10、。在辽阳三道壕东汉晚期古墓的壁画上还有另一种玩具风车。扬水机械和风扇车在扬水机械方面，除使用桔槔和辘轳外，到东汉毕岚已发展为翻车。翻车主要是应用链传动的原理，将低处的水提升到高处，可用于灌溉和排水等。它在当时是世界上最先进的扬水机械。西汉丁匠缓制成的“被中香炉”，由几个环套在一起。它与现代陀螺仪中的方向支架相似，无论外边如何转动，内部始终保持平衡。这是中国古代机械史上的重要发明之一。水碓用脚踏碓来舂米，发明很早。南阳地区又用水力来驱动鼓风器，称为“水排”，更是机械史和冶金史上的重大发明。水排是根据水碓凸轮传动的原理，使水碓通过曲柄摇杆、绳、绳轮和鼓风器联接而创制的，是中国最早的具有动力机、传动

11、机构和工作机的机器。据后汉书?杜诗传记载，南阳太守杜诗注意冶铁生产，兴修水利，“造作水排”，对这一鼓风机械的推广应用，起了促进作用。候风地动仪汉代在机械方面的另一杰出成就，是张衡发明的著名的候风地动仪。它的原理和现代倒立式震摆相同。当地震震中较远时，由于体波（在地球内部传播的地震波）传播速度较快，首先被仪器接收，因惯性作用，都柱倾倒，通过杠杆作用，龙口张开，铜丸落入蟾蜍口中，发出响声，即可报知地震。此外，据记载4 他还发明了水运仪、死南车、记里鼓车等。机械中转动原理的应用秦汉时期，机械中应用了凸轮传动、链传动、曲柄摇杆传动等原理，这是这一时期机械技术的重要成果。张衡发明的水运仪象和记里鼓车必是

12、采用了齿轮系。可见，汉代已对齿轮传动比有定量的认识，这是机械学的重大进步。秦汉时期掌握的几种基本的、重要的机械传动原理，为后世机械技术的发展打下了基础。1.5三国、两晋、南北朝时期机械 三国、两晋、南北朝时期是中国古代科学技术体系进一步充实和发展的时期。在这个时期，出现了一位伟大的机械大师马骏。马钧，字德衡，三国曹魏时扶风（今陕西兴平东南）人。他是一位伟大的机械发明家，后人称他“巧思绝世”，乃“天下之名巧”。 他的突出成就是改进绫机和发明（或改进）翻车。马钧改造的绫机，使丝织效率提高五倍。他在京城洛阳居住时，发明了提水工具翻车（即供农业上灌溉之用的龙骨水车）。这种翻车在水泵发明之前，一直是世界

13、上最先进的提水工具之一。马钧制造的指南车，其巧妙之处已高于记里鼓车。马钧还改进了连弩和发石车，制造了以木为轮，以水为动力的“变巧万端”的“水转百戏”。 在这一时期，还出现了一批成就卓著的机械发明家，如杜预、刘景宣、祖冲之等。他们在发明或改进各种机械，如先进的农业加工机械畜力连机磨，水转连磨，水力连机碓等方面作出了突出的贡献 1.6隋唐时期的机械 经过三国、两晋、南北朝时期的分裂状态之后，隋朝统一了全国。继隋之后的唐朝，堪称中国封建社会的盛世，“盛唐”之誉驰名世界。隋唐时期在政治、经济、文化、科技和中外交通等方面都得到空前的发展，其繁荣程度远远超过秦汉。这期间经济中心南移，长江流域和江南地区的经

14、济和科学技术都有很大的发展。隋唐时期，南方和北方都在大举兴修水利。在灌溉技术方面，唐代发明并大力推广水车、筒车。北方主要用“以木桶相连，汲于井中”的水车灌田;南方主要利用水流冲击竹筒旋转的筒车，把水由低处提到高处进行灌溉。1.7五代、辽、宋、夏、金、时期的机械 5 这个时期可以说是混乱与稳定相共存的。在频繁的战争间歇期间出现了相对稳定时期，社会生产和科学技术得到长足的进步。北宋时期，土地占有方式的和剥削方式发生改变，促进了农业生产的发展和人口的增长，中国封建社会的经济进入了一个新的发展阶段，也是中国古代科学技术的发展达到了高峰。宋代机械制造方面最杰出的成就是水运仪象台的创制。它突出地反映了处于

15、巅峰时期的传统机械工程技术的水平。水运仪象台是集天文测量仪器和报时装置于一体的大型天文钟，由水力通过一组齿轮系统予以驱动和运行。水运仪象台高36.65尺，宽21尺，为截面方形的木结构建筑。其原动轮称作枢轮，边缘有水斗和铁拨子。顶部设杠杆装置，相当于钟表的擒纵机构，可控制枢轮作定速转动。这是世界上最早的擒纵装置，在机械发展史上具有重要价值。计时装置称作昼夜机轮，经由木人及击钟、击鼓等方式，自动报时。上设浑象和浑仪，用来观测天象和显示天体运行。浑仪所处木屋有可开合的屋面板，与现代望远镜观测的可开启屋顶具有相同的作用。水流系由河车经筒车灌注到天河（受水槽）中，再经铜壶滴漏装置（天池，平水壶）驱动枢轮

16、。昼夜机轮由传动齿轮通过昼夜钟鼓轮、昼夜时初正轮、报刻司辰轮、夜漏金钲轮和夜漏司辰轮来报时。浑象设有天轮，与昼夜机轮轴相接。浑仪设有环状齿轮（天运单环）和名为天毂的小齿轮，从而也可随着水轮运转。全部齿轮系是从6个齿轮的传动到600个齿的运转。在元朝初期，出现了用于观测太阳位置的仰仪，自动报时的七宝灯漏，观测恒星位置以定时刻的星晷定时仪等。冶金用的鼓风器有了历史上一次重大变革，出现了活门式木风箱，即有古籍中所记的木扇，这一变革主要是突破了橐鼓风的局限性。1.8明清时期机械 明清时期中国的封建专制统治达到了顶峰，中国强大的自给自足的封建经济，不利于新兴资本主义因素的迅速成长。所以从明代中叶起，中国

17、的科学技术开始走下坡路，并逐渐落后于西方。明代还规定科举应试必须用“八股”文体，而且考试专以四书五经命题，清代更加推广和提倡这种八股取士的方法，致使当时中国的知识分子思想僵化，学术沉闷。这些做法都严重地阻碍了中国科学技术的发展。但明代前期，我国机械工程技术依然保持着较高的水平，这集中地反映于宋应星所撰天工开物中有乃粒、粹精、甘嗜、膏液、乃服、冶铸、锤锻、舟车、佳兵诸篇有关各类机械、机械制造工艺的记述中。诸如以性能良好，功效卓越著称的连机水碓和活塞式风箱;失蜡铸造、锻焊、生铁淋口、渗碳热处理等先进而实用的技艺，都在中国古代机械发明史上占有重要的地位。又如造糖6 车（即双辊式压榨机）和利用尖劈原理

18、工作的油榨，以其构造简单、效率较高且坚牢可靠，直至近代仍广为使用。天工开物所载纺织机械中的缫车和赶车（双辊式脱棉机械）也都很有特色，在促进纺织业发展中起着重要作用。特别是其中最具体完整记载的提花机，在技术思想上是非常卓越的，其进一步发展便是其后出现的打孔操作以及现代的程序控制。明初，詹希元的五轮沙漏则采用了很完整的齿轮系、凸轮和控制原动轮回转速度的种种机构。在形式上较后来的时钟只是缺少在同一中心线上具有不同回转速度的分针。清代的纺织机械就已达到很高水平，其中最有代表性的是张力自控式多锭纺纱车。这种纺车上的牵伸机构和加压装置都是很重要的发明。我国沿海产盐区用风车来提升海水，它是根据古代风车和船帆

19、原理设计出来的。它的特点在于不受风向改变的影响，即无论风向如何，风轮总是朝同一个方向旋转。这是一项构思巧妙的发明。此外，在十七世纪以后西方传入的机械仪器的启发和激励下，我国一些科学家对其“轮捩机轴之学”深感兴趣，并且独立作出了许多新的发明，其中尤以光学仪器的研制更为突出。如清初黄履庄曾制成龙尾车（汲水机械），自动驱暑扇（自动风扇）和许多光学仪器;郑复光在镜镜詅痴中对各种光学仪器作了相当全面的介绍;邹伯奇独立发明了照相机;道光年间科学家黄履庆创造性地把取景器和千里镜（望远镜）结合起来，能摄数里之外之影，历历如绘，实际上已是天文照相机的雏形。7 2总结 中国古代机械发展经历了从无到有到高潮直至最后

20、的落败，可以从侧面反映出中国在世界地位的变化。但是这只是中国古代机械的发展历程，近现代的中国在机械方面有了长足的发展。人类自从用机械代替简单工具，使手和足的“延长”在更大程度上得到了发展。但是人还以头脑为其独有的特征，为了使头脑的功能得以延伸，因而产生了控制理论、计算机科学、人工技能科学和信息科学。现代的机器，已经远远不再是马克思时代定义的“原动机+传动机+工作机”。而是已经会“自行思考”。随着各种技术的发展，未来的机械将会更加智能化。机械的发展，将是计算机控制下的机械。计算机不是仅仅用来做计算的机械，而且它起着头脑作用，不论是什么机械，都将发展成为一个机器人。参考文献 ,1,中国古代科学技术史纲技术卷 路甬祥 胡维佳 沈阳 辽宁教育出版社 1996（251,318 2科学技术史 王玉仓 北京 中国人民大学出版社 1993（9,150 8