中國機械簡史（一）

（一） 傳統(tǒng)機械的形成和積累時期

  這一時期是中國機械發(fā)展的第一個時期，石器的使用標志著這一時期的開始。這是一個十分漫長的時期，經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。

  第一個階段相當于舊石器時代。這一階段的工具主要用石料和木料制作，同時也有一些骨制工具。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。當時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)表明這時的機械技術(shù)已有了一定的水平。

  第二個階段相當于新石器時代。這一階段在石器制造方面以磨制工藝為主，同時對石器的制造有了一套完整的工藝過程。對石器的選擇、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。這時還出現(xiàn)了原始紡織機、制陶轉(zhuǎn)輪等較復雜的機械，反映了這一階段機械的發(fā)展水平有了顯著的提高。

  第三個階段大約從新石器時代末期到西周時期。從動力方面看，這一階段已經(jīng)開始使用畜力和風力作為原動力。古車和風帆的出現(xiàn)標志著新的動力出現(xiàn)。商代已經(jīng)開始用牛來耕地。這一階段已廣泛使用犁來耕地。農(nóng)業(yè)機械的種類更多，還出現(xiàn)了桔槔、轆轤等復合機械工具。在舊石器時代就已出現(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用，到西周時期，青銅冶鑄技術(shù)達到了高潮。青銅器的出現(xiàn)標志著一種新的機械技術(shù)和制造工藝的誕生。青銅冶鑄工藝在這一階段經(jīng)歷了由低級到高級逐漸成熟的過程。從使用單面范和雙面范制作小件器物，發(fā)展到用多塊范、芯組成的復合范制作大型器件。商中期已廣泛使用分鑄法等先進工藝。這一階段后期，陶范熔鑄技術(shù)得到了進一步的發(fā)展。

  總的來看，這一時期在動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)方面由簡單工具發(fā)展為復合工具和較為復雜的機械。在原理方面從杠桿、尖劈等原理的利用發(fā)展為對慣性、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械工藝的轉(zhuǎn)變。這些情況說明在這一時期中國傳統(tǒng)機械技術(shù)已經(jīng)形成并有了一定的發(fā)展。

(二) 傳統(tǒng)機械的迅速發(fā)展和成熟時期

  從春秋時期開始，我國傳統(tǒng)機械的發(fā)展進入了一個新的時期。這一時期鐵器開始得到使用，使古代機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械熱加工技術(shù)在這一時期得到了迅速發(fā)展。從春秋時期開始，就已用生鐵來鑄造多種機械，特別是農(nóng)業(yè)機械。這一時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)鑄造的機械工具都經(jīng)過了柔化處理。

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

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

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

  在這一時期，我國的機械技術(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)機械大都出現(xiàn)并大致定型。造船、紡織機械技術(shù)已達到成熟階段。從動力、材料、工藝和結(jié)構(gòu)原理等多方面看，我國傳統(tǒng)機械已發(fā)展到成熟階段。

(三) 傳統(tǒng)機械的全面發(fā)展和鼎盛時期

  從三國時期到元代中期是中國機械發(fā)展的第三個時期。與前兩個時期相比其主要特點是機械的總體技術(shù)水平有了極大的提高，古代機械得到了全面發(fā)展。這一時期經(jīng)過了兩個發(fā)展階段。 

  第一階段為三國到隋唐五代時期，是傳統(tǒng)機械持續(xù)發(fā)展時期。這一階段在工藝方面有較大進步。鍛造農(nóng)具開始在農(nóng)具中古主導地位。鑄造技術(shù)有了新的發(fā)展，出現(xiàn)了一些大型鑄件。水力機械在這一階段得到了進一步發(fā)展，兩晉時期出現(xiàn)了自動磨車、舂車、水碾等水力機械。東漢時期發(fā)明的提水翻車得到了改進和推廣。同時還發(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，出現(xiàn)了可以轉(zhuǎn)動的犁槃裝置。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、紡織機械和天文儀器等方面也有新的發(fā)展。

  第二個階段是宋元時期，這是中國傳統(tǒng)機械發(fā)展的高峰時期。這一階段，在農(nóng)業(yè)機械方面有很大的進步。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)機械的專著。宋代曾之謹?shù)摹掇r(nóng)器譜》 (已失傳)對農(nóng)具的形制進行了專門論述。元代王禎《農(nóng)書》中的“農(nóng)器圖譜”部分對當時的農(nóng)業(yè)機械和許多生產(chǎn)工具進行了詳細的說明和論述。“農(nóng)器圖譜”為以后對農(nóng)業(yè)機械和生產(chǎn)工具的研究和記述打下了基礎。在這一階段，紡織機械有新的發(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械反映了當時紡織機械的水平達到了很高的程度。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、水運儀象臺和簡儀等重要儀器和裝置。我國傳統(tǒng)的天文儀器這時已發(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)和雙作用活塞風箱，還發(fā)明了冷鍛和冷拔工藝。

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

 

來源：制造業(yè)知識服務中心