历史上的科技小报

给你一个中国古代机械发展史。

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的发明很多,在动力的利用和机械结构的设计上都各有特色。南导车、地动仪、被子里的香炉等很多专用机器的设计和应用都很独特。

中国古代金属冶炼铸造技术发明较早,技术精湛。比如商周时期的青铜器古朴浑厚,春秋时期的青铜器纤细精致,形成了中国古代青铜器的独特风格。中国发现的最早的青铜器,如甘肃东乡马家窑出土的铜刀,距今约4800年。

在中国,大约在40 ~ 50万年前,出现了用于粗加工的刮刀、劈砍工具、三棱尖工具等原始工具。研磨技术出现于4 ~ 5万年前。很多石器已经光滑锋利,有单刃、双刃、凸刃、凹刃、圆刃。

弓箭出现在28000年前的中国,是机械中最早的发明。公元前8000年至公元前2800年期间,出现了陶轮(制陶转盘);农业工具大约出现在公元前6000 ~ 5000年,除了石斧、石刀之外,还有石锄、铁锹、石镰、蚌类、骨镰、骨头等。石斧和石刀上的洞是用硬沙磨出来的。

夏朝前后,出现了无辐轮和各种有辐轮。殷商、西周时期就有相当精致的双轮车。独木舟、木筏等水上交通工具早就出现了。

在新石器时代晚期,人们已经能够用石头模型和泥土模型铸造简单的工具和武器。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。青铜冶炼和铸造技术已经高度发展。青铜铸造司母戊方鼎重875公斤,春秋时期的青铜铸造曾侯乙尊盘已经非常精细。

春秋至魏晋时期(公元前770年-公元265年)是中国古代机械开始迅速发展的时期。在春秋时期,铁和生铁的冶炼和铸造技术开始出现。黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁、锻钢的出现,加速了青铜时代向铁器时代的过渡。春秋中期以后,发明了失蜡铸造法和低熔点合金铸造焊接技术。战国时期有叠铸、锚链铸等工艺。西汉中期开始冶炼灰铸铁,出现了壁厚3 ~ 5毫米的薄壁铸铁件。铸铁的热处理技术也有所发展。

春秋时期出现了弩,控制射击的弩机是一种比较灵巧的机械装置。到了汉代,弩机的加工精度和表面光洁度已经达到了相当高的水平。汉弩有八种规格,从一石到十石不等。这些规范的形成,说明汉代已经初步建立了机械制造标准。工人、伪造者、磨工等的名字。都留在了弩机上。

战国时期流传的《考公基》是现存最早的手工业专著,记载了车轮的制造技术。对弓的弹性、箭的射速、飞行的稳定性进行了深入的探索。汉代有各种类型的战船和大量的三层、四层船舱。有些船已经装备了船尾舵和高效的推进工具。西汉时期,被子里的香炉构造精巧。无论球形香炉如何滚动,其中心的半球形炉体始终保持水平。

陆路交通工具在不断发展。1980出土的秦始皇陵青铜车马代表了当时铸造技术、金属加工和组装技术的水平。东汉以后,出现了鼓车和导车。鼓车上有一套减速轮系,通过鼓镯的声音分段报里程。三国马军造的指南车除了齿轮传动,还有自动离合装置,技术上优于记忆中的鼓车。自动离合装置的发明表明传动机构的轮系已经发展到相当程度。

东汉时期就有了不同形状和用途的齿轮和齿轮系。有很多棘轮和人字齿轮。特别是天文仪器中,有比较精密的轮系。张衡利用漏水水壶的等时性做了一个运水大象,利用漏水作为动力,通过齿轮系统使大象每天匀速旋转一次。公元132年,张衡创造了世界上第一台地动仪,即候诊地动仪。

随着汉代纺织技术和机械的发展,丝织机已经成为一种相当复杂的纺织机械。三国时期,马军将50综(成组提升经纱的综)、50织机(胎面)和60综、60织机改为50综、12织机和60综,提高了生产效率。马军还创造了一种新型提水机翻转,可以连续提水,效率高,非常省力。

汉代的农具铁犁,有犁壁,可以翻土碎土。汉武帝时,赵国已经造出了鼎,一天能种一公顷地。这一时期,大型铜铁铸件和大型机械结构相继出现。五代沧州铁狮子铸重约40吨,宋代木结构水运仪台高3.5尺,宽2.1尺。

唐朝末年,机械制造已经达到很高的水平。如Xi安出土的唐代银盒,内孔与外圆同心度小,母子配合紧密,刀痕细密,说明当时的加工精度已上了一个新台阶。

交通工具方面,人力和水力并用,技术进一步发展。南朝祖冲之建造的所谓千里船和南朝靖建造的160桨式快艇,都是靠人力推进的快船,南北朝时出现了车和船。唐代高力在车船的改进中起着承上启下的作用。

水力机械也取得了新的进展。唐代有了平底船,从人工提水发展到液压提水。在华南的尽头,创造了先进的纺车。三轴五轴手摇纺车曾经是世界上比较先进的人力纺纱机。元代薛的《子仁遗》是著名木匠总结个人经验的杰作,对当时盛行的纺织机械和车辆进行了详细的描述,给世人留下了一部著名的古代木制机械技术专著。

这一时期,天文和计时仪器发展迅速。北宋的苏颂和韩公廉制作了木制水运仪台,可以用各种形式表达天体在时空中的运动。它是靠水驱动的,有擒纵机构。水运仪照相平台代表了当时机械制造的高水平,是当时世界上先进的天文钟。元代的滚柱轴承也是当时世界上先进的机械装置。

明朝初年的造船业有了很大的发展。郑和下西洋的船队是当时世界上最大的船队。郑和宝船长约137米,帆长12米,舵长11米。它是古代最大的远洋轮船。

当时的机械制造主要靠手工操作。大的就像命运之锚,先用手锻造成四个爪子,再依次一个一个锻造。小的,比如制针用的冷拉钢丝,也是手工制作的。

明代有活塞风箱。它是宋元木扇的进一步发展。风箱由活塞驱动,靠气压自动开闭阀门,已成为金属冶炼和铸造的有效吹气设备。

到了明朝中期或者更早一点的时候,木帆船已经可以逆风航行,具备了向四面八方航行的能力。扬州垂直帆风力发电机是在一个八角形的木架上等距安装八个纵向帆,绕一个垂直轴旋转,自动调节帆面角度。这是中国古代特有的木船帆的进一步发展。长期以来,我国沿海地区一直用它来推翻车,以提取海水制盐。

机械技术的进步促进了学术研究。1627年,王政编辑出版了《远西奇物图录》,介绍了西方机械工程的概况。来自西方的自鸣钟和水矛也在一定范围内流传。

从1634年到1637年,明代宋编撰出版了《天工开物》,记载了许多先进技术和科学创新。反映了当时农业和手工业的生产技术水平。记录了大量关于机械制造和产品性能的信息。内容涉及泥铸釜、失蜡铸造、钱币铸造等铸造工艺,还描述了千年锚、软硬绣花针的制造方法,提花机等纺织机械、车船的性能和规格等。天工吴凯在17世纪被誉为中国的工艺百科全书。

清朝乾隆年间,宫内厅曾经制作了一只大钟,靠挂锤的重力驱动,并增加了精确报时机构。它制作精美,富有中国民族特色。中国明清时期的钟表匠创造了许多新奇的钟。当时,广州、苏州、南京、扬州成为制造钟表的名城。