中国机械发明的简史是怎样的？

机械始于工具。机械领域的大部分发明都是因为生存和生活生产的需要。有些发明是为了战争的需要，有些是为了探索科技的需要。50万年前，中国猿人学会了制作石器。20万年前，生活在中国四川资阳的类人猿学会了制作骨针、骨锥等骨器。15000年前，古人类学会了用骨头、角、牙齿、蚌类制作形状复杂的器具，学会了研磨技术。5000年前，人类进入新石器时代。在Xi安半坡遗址中，发现了大量重要的骨器，其制造技术非常高。4000年前，人类发现金属，学会冶炼技术，中国进入金属时代。不久，发明了铜锡合金制成的青铜器，金属乐器逐渐取代了石制和骨制乐器。2000年以前，铁金属被重新发现，冶炼技术和制造技术被掌握。中国在春秋时期进入铁器时代。

1简单机械的发明和创造

人类最早发明的机器主要有杠杆、滑轮、斜面、螺丝等。杠杆是一种发明最早、应用最广的简单机械。图1-1(a)是杠杆在牙轮钻机中的应用，通过上下跳动使牙轮刀具上下工作。图1-1(b)利用杠杆原理提水灌溉土地。

图1-1杠杆应用

由杠杆演变而来的滑轮也是一种简单的机器。起锚机和绞盘是常用的。图1-2是提水滑轮。由于旋转手柄的半径大于轮轴的半径，达到了省力的目的。

2简单机械的发展和改进

利用物体的弹力、重力和惯性力来帮助人类工作，是简单机械的进一步发展和完善。

弹力和惯性力的应用。

弹弓和弓箭利用物体的弹性工作，用于狩猎和战斗。图1-3是公元前500年发明的一种弹力棉弓，解放初期仍在农村使用。

图1-4所示的轧棉机就是利用惯性力做功的例子。踏板的摆动转化为飞轮的转动，飞轮的惯性克服机构的死点位置。手柄和飞轮的转动可以带动两个间隙很小的滚筒转动，从而达到轧棉的目的。早在1313年前，中国就知道利用惯性克服死点的原理。图1-5是用连续转动代替间歇运动的风扇车。手转脚，扇子随之转动，糠去，便是净米。

图1-2水滑轮

图1-3弹力棉蝴蝶结

图1-4轧棉机

图1-5汽车

2)动物动力的应用

在公元770年之前，动物的力量已经被用来耕地和播种。此时，中国古代已经使用齿轮传动。图1-6是用畜力磨面示意图，图1-7是用畜力翻面抽水示意图。

3能源的使用

水力和风力的应用。

在有水资源的地方，中国古代人很早就知道如何利用水力代替人类工作，如图1-8，公元31年，冶炼业就开始使用水力鼓风机。另外，风能的利用已有1700年的历史，竖帆是中国特有的，如图1-9。

图1-6轧机

图1-7牛翻斗车打水

图1-8液压驱动鼓风机

图1-9古代风车

2)热能的应用

中国对热的利用和发明也更早。火箭是一种武器，世界公认是中国发明的。利用高速喷射空气的反作用力推动物体快速运动，这就是火箭的原理。图1-10是典型的火箭示意图。

图1-10机械传动领域的发明古火箭4

随着人类的不断进步，远古时代的人们已经开始使用绳索、链条和齿轮来传递动力，这使得各种工具的功能日益强大，人们的劳动强度进一步降低，但其结构也逐渐变得更加复杂。在图1-11所示的木棉纺车中，当双脚交替踩在摆杆上时，大绳轮转动，然后一根绳子带动三根。三个小绳轮上各装有一个锭子，纺纱工手里拿着一根条子就能在锭子上纺出线来。如图1-12所示，鼓中翻鼓是我国具有代表性的机械发明之一。它采用复杂的轮系，根据车轮行驶的距离换算成转数，再通过齿轮传动比计算出准确的里程，每隔一段距离就打一次鼓。

图1-11木棉纺车

图1-12鼓车记