什么是中国古代机械史?

什么是中国古代机械史?

[拼音]：Zhongguo gudai jixieshi

[外文]：ancient history of machinery in China

中国是世界上机械发展最早的国家之一。中国古代在机械方面有许多发明创造，在动力的利用和机械结构的设计上都有自己的特色。许多专用机械的设计和应用，如指南车、地动仪和被中香炉等（见彩图），均有独到之处，古代金属冶铸技术发明时间较早，且技术精湛。如商周青铜器朴质雄浑，春秋青铜器纤细精巧，形成了中国古代青铜器的独特风格。已发现的中国最早的青铜器如甘肃东乡马家窑出土的铜刀，距今已有4800年左右。

春秋以前（公元前770年前）

在中国大约40～50万年前就已出现加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖状器等原始工具。4～5万年前出现磨制技术，许多石器已比较光滑，刃部也较锋利，并有单刃、双刃、凸刃、凹刃和圆刃之分。28000年前出现弓箭，这是机械方面最早的一项发明。公元前8000～前2800年期间出现了陶轮（制陶用转台）。农具大约出现在公元前6000～前5000年，除石斧石刀外，还有石锄、石铲、石镰、蚌镰、骨镰和骨耜。石斧和石刀上已有用硬质砂子磨削而成的孔。

夏代以前和夏代，先后出现了无辐条的辁和各种有辐条的车轮。殷商和西周时已有相当精致的两轮车（见中国古代车辆）。独木舟和筏等水上运输工具早就相继出现。

新石器时代晚期，人们已能用石范和泥范铸造简陋的工具和武器。商殷时期，随着手工业生产的发展和技术水平的提高，形成了灿烂的青铜文化。青铜冶铸技术得到高度发展（见中国古代青铜冶铸技术），青铜铸件司母戊方鼎重达875千克，春秋时期的青铜铸件曾侯乙尊盘已十分精细。

春秋至汉魏时期（公元前770～公元265）

这一时期是中国古代机械开始较快发展的时期。

春秋时期铁器和生铁冶铸技术（见中国古代铸铁技术）开始出现。黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和锻钢的出现加速了由铜器向铁器的过渡。春秋中期以后发明了失蜡铸造法和低熔点合金铸焊技术。战国时期又有了叠铸和锚链铸造等工艺。西汉中期已炼出灰口铸铁，并出现了壁厚3～5毫米的薄壁铸铁件。铸铁热处理技术也有所发展。

春秋时期出现弩，控制射击的弩机已是比较灵巧的机械装置。到汉代，弩机的加工精度和表面光洁度已达到相当高的水平。汉弩有1石至10石等八种规格，这些规格的形成表明机械制造标准在汉代已初步确立。弩机上留下了作工、锻工、磨工等的名字（见弓和弩）。

战国时期流传的《考工记》是现存最早的手工艺专著，其中记有车轮的制造工艺。对弓的d力、箭的射速和飞行的稳定性等都作了深入的探索。

汉代已有各类舰艇和大量的三四层舱室的楼船。有些舰船已装备了艉舵和高效率的推进工具橹。西汉时的被中香炉构造精巧，无论球体香炉如何滚动，其中心位置的半球形炉体都能经常保持水平状态。

陆上交通运输工具不断发展。1980年出土的秦始皇陵铜车马代表了当时铸造技术、金属加工和组装工艺的水平。东汉以后出现了记里鼓车和指南车。记里鼓车有一套减速齿轮系，通过鼓镯的音响分段报知里程。三国马钧所造的指南车除用齿轮传动外，还有自动离合装置，在技术上又胜记里鼓车一筹。自动离合装置的发明，说明传动机构齿轮系已发展到相当的程度。

东汉时已有不同形状和用途的齿轮和齿轮系。有大量棘轮，也有人字齿轮。特别是在天文仪器方面已有比较精密的齿轮系。张衡利用漏壶的等时性制成水运浑象，以漏水为动力通过齿轮系使浑象每天等速旋转一周。公元132年张衡创制了世界上第一台地震仪，即候风地动仪。

汉代纺织技术和纺织机械也不断发展，绫机已成为相当复杂的纺织机械。到三国时期，马钧将50综（分组提放经线的综片）50蹑（踏具）和60综60蹑的绫机都改成50综12蹑和60综12蹑，提高了生产效率。马钧还创制了新式提水机具翻车，能连续提水，效率高又十分省力。

汉代的农具铁犁已有犁壁，能起翻土和碎土的作用。汉武帝时赵过既已创制三脚耧，一天能播种一顷地。

两晋至宋元时期(265～1368)

在这一时期，大型铜铁铸件和大型机械结构陆续出现。五代时铸造的沧州铁狮子重约40吨，宋代木结构水运仪象台高3丈5尺，宽2丈1尺（图1）。

唐宋时期机械制造已有较高水平。如西安出土的唐代银盒，其内孔与外圆的不同心度很小，子母口配合严紧，刀痕细密，说明当时机械加工精度已达到新的水平。

在运输工具方面，人力和水力并用，在技术上有进一步发展。南朝齐祖冲之所造日行百里的所谓千里船和南朝梁侯景军中的160桨快艇，都是人力推进的快速舰艇。南北朝时期出现了车船。唐代的李皋对车船的改进起了承前启后的作用。

水力机械也有新的进展，唐代已有筒车，从人力提水发展为水力提水。南宋末期又创造出先进的水转大纺车。三、 五(锭)手摇(图2)纺车曾是当时世界上比较先进的人力纺纱机具。元代薛景石所著《梓人遗制》是木工名家总结亲身经验之作，并详细记述了当时通行的纺织机具和车辆，以古代著名的木制机械技术专著而留世。

这一时期天文和计时仪器发展迅速。北宋苏颂和韩公廉等制成的木构水运仪象台，能用多种形式表现天体时空的运行。它由水力驱动，其中有一套擒纵机构（见中国古代计时器）。水运仪象台代表了当时机械制造的高度水平，是当时世界上先进的天文钟。元代的滚柱轴承也属当时世界上先进的机械装置。

明清时期(1368～1840)

明初的造船业已有很大进展。郑和下西洋的船队是世界上最大的船队。郑和所乘宝船长约137米，张12帆，舵杆长11米多，是古代最大的远洋船舶。（见彩图c）

当时的机械制造主要仍靠手工 *** 作。大者如千钧锚（图3），是靠人工先锻成四爪，然后依次逐节锻接。小者如制针用的冷拔钢丝，也用手工制成。

明代已有活塞风箱。它是宋元木风扇的进一步发展。风箱靠活塞推动和空气压力自动启闭活门，成为金属冶铸的有效的鼓风设备。

在明中叶或稍前，木帆船已能逆风行驶，并拥有全风向航行的能力。扬州立帆式风轮是将八扇纵帆等距装置在八角形木架上，围绕一个垂直轴旋转，并能自动调节帆面角度。这是中国古代独具特色的木船风帆的进一步发展和运用。长期以来，中国沿海一带多利用它推动翻车，以提取海水晒制食盐（见中国古代风帆）。

机械技术的进步促进了学术研究。王徵于1627年编译和出版了《远西奇器图说录最》，介绍了西方机械工程的概况。来自西方的自鸣钟表和水铳等也在一定范围内得到流传。1634～1637年宋应星编著和出版了《天工开物》，记录了许多先进的工艺技术和科学创见。它反映出当时的农业和手工业的生产技术水平。记载了不少有关机械制造和产品性能的情况。内容涉及泥型铸釜、失蜡法铸造以及铸钱等铸造技术，还记述了千钧锚和软硬绣花针的制造方法、提花机和其他纺织机械以及车船等各种交通工具的性能和规格等。《天工开物》被称为中国17世纪的工艺百科全书。

清乾隆年间宫廷造办处曾制造大更钟，它依靠悬锤的重力驱动，并增添了精确的报更机构，加工精致，富有中国民族特色。明清两朝中国钟表工匠创制了不少新奇的钟表。当时的广州、苏州、南京、扬州等，成为有名的制造钟表的城市。

参考书目

刘仙洲编著：《中国机械工程发明史》第一编，科学出版社，北京，1962。杜石然、范楚玉等编著：《中国科学技术史稿》上、下册、科学出版社，北京，1982。自然科学史研究所主编：《中国古代科技成就》，中国青年出版社，北京，1978。