中国机械发展史
中国是世界上机械发展最早的国家之一。中国的机械工程技术不仅历史悠久,而且成就辉煌,不仅对中国物质文化和社会经济的发展起到了重要的推动作用,而且对世界科技文明的进步作出了巨大贡献。中国机械发展史可分为传统机械时期和现代机械时期。
传统机械时期
这一时期是中国机械发展的第一个时期,石器的使用标志着这一时期的开始。这是一个很长的时期,经历了三个发展阶段。
第一阶段相当于旧石器时代。这一阶段的工具以石、木为主,也有一些骨制工具。这一阶段的后期出现了磨制石器,使工具的形制趋于合理。弓箭的出现说明此时的机械技术已经达到了一定的水平。
第二阶段相当于新石器时代。在这个阶段,对石器的选择、切割、打磨和钻孔都有一定的要求。这时出现了原始纺织机、陶轮等更为复杂的机械,反映出这一阶段机械的发展水平已经有了显著的提高。
第三阶段是新石器时代末期至西周。从动力上看,现阶段已经采用畜力和风力作为驱动力。农业机械种类更多,也有橘子、卷扬机等复合机械工具。商代青铜工具和器具开始广泛使用,西周时期青铜冶炼和铸造技术达到高潮。青铜器的出现标志着一种新的机械技术和制造技术的诞生。在这个阶段,青铜的冶炼和铸造工艺经历了一个由低级向高级逐渐成熟的过程。在商代中期,先进的技术如分铸法被广泛使用。在这一阶段的后期,范涛的铸造技术得到了进一步的发展。
总的来说,这个时期的动力是从只用人力发展到人力和畜力并用。在材质上,从石材发展到了木、铜材质。从结构上看,已经从简单的工具发展到复合工具和更复杂的机械。原理上,杠杆和楔子的利用已经发展到惯性、摩擦力、弹性和重力的利用。在制造技术上,经历了从石头制造技术到青铜等机械技术的转变。这些情况表明,中国传统的机械技术是在这一时期形成和发展起来的。
自春秋以来,中国传统机械的发展进入了一个新的时期。这一时期开始使用铁器,这在古代机械的材料上有了重大突破。钢铁技术的出现和发展为制造高效的生产工具提供了条件。随着钢铁技术的出现,铸造、锻造、软化处理等机械热加工技术在这一时期迅速发展。自春秋时期以来,生铁被用来铸造各种机械,尤其是农业机械。在此期间,锻造技术有了新的进展,许多工具都是用锻造法制造的。铸铁的软化处理技术出现在战国早期,到东汉末年,大部分铸造机床已经软化。
在动力方面,这个时期除了使用以前的动力外,开始使用水力作为机械的动力,出现了一些水力机械。结构原理也有新的突破。许多机器中都出现了齿轮机构、凸轮机构、曲柄连杆机构等复杂的传动机构。水筏、水锤、指南针、浑仪、地动仪等机械的出现,反映了这一时期的机械在结构原理上已经达到了相当高的水平。
这一时期农业机械发展迅速,出现了像三脚架一样重要的播种机。还发明了高效的粮食加工机械——风扇车。碾、磨等粮食加工机械出现并有较大发展。东汉时期还出现了齿轮传动的连续研磨和水力驱动的槽和水锤。犁壁出现于西汉,犁的结构基本定型于东汉。在纺织机械领域,出现了手纺车、织布机、提花机等重要机械。这一时期,造船技术得到发展,桨、舵、帆等部件逐渐完善,可以制造大型的建造船只和战船。
在此期间,生产过程中的机械系统发生了很大的变化。许多机器用自然力代替人力作为动力。机器的操作开始从直接操作转变为间接操作。动力和运动的传递开始由机器本身来完成。对机械的控制开始从直接控制发展到间接控制。水排、水排、马排等机械都有机器的基本部件,都有原动机和传动机器。
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。郑和宝船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。
明代中期或者更早一点的时候,木帆船已经可以逆风航行,具备了全方位航行的能力,比如扬州竖帆风轮,是对中国古代特有的木船风帆的进一步发展。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到1637,明代宋编辑出版了《天工开物》。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。
现代机械时期
在传统机械方面,中国已经领先世界很久了。近代以来,尤其是18世纪初至19世纪40年代,由于诸多经济和社会原因,中国机械工业发展停滞不前。100年期间,是西方资产阶级政治革命和工业革命,机械科技发展迅速,远超中国水平。就这样,中国与西方的机械发展水平差距急剧拉大,到19世纪中期,已经落后西方一百多年。新中国成立后,特别是近30年来,我国机械科学技术发展迅速。向大型化、精密化、自动化和成套机械产品的趋势发展。在某些方面已经达到或超过了世界先进水平。总的来说,目前我国机械科技成就巨大,发展速度和水平前所未有。这个时期还没有结束,中国的机械科技还会发展到更高的水平。只要我们能采取正确的方针政策,善用科技发展规律,勇于创新,中国的机械工业和机械技术就能重新焕发生机,引领世界机械工业的发展潮流。
经过我国的不懈努力,我国机械工业已逐步发展成为具有一定综合实力的制造业,并初步确立了在国民经济中的支柱地位。“八五”期间,我国十四大明确提出要把机械工业和汽车工业建设成为国民经济的支柱产业。根据这一战略要求,原机械工业部和原国家计委制定了《机械工业振兴纲要》,经国务院批准颁布实施。要求用15年的时间,到2010年基本振兴机械工业,使之成为国民经济的支柱产业。“九五”期间,机械工业有了很大发展。突出表现为机械工业产值占全国工业的25%以上,生产保持稳定增长,为国民经济提供了大量可靠的装备;先进制造技术被广泛采用,高新技术产业化取得重大进展;重大、精密、成套设备的开发制造能力显著提高;全方位、多层次的对外开放格局基本形成,机械产品出口快速增长,有力支撑了机械工业乃至国民经济的发展;体制改革取得突破性进展,市场机制在机械工业发展中发挥主导作用。以建立现代企业制度为目标的国有企业改革稳步推进,民营企业和乡镇企业成为机械工业发展的新兴力量。“十五”期间是机械工业历史上发展最快、变化最大的时期。全行业发展取得可喜成绩,亮点频出:产出规模快速增长,发展环境明显改善,产业结构变化喜人,服务质量显著提升。多年来,中国机械工业的高水平运行和盈利能力的不断提高,为国民经济的可持续发展和综合国力的提高做出了不可替代的贡献。因此,大力发展机械工业,用先进的机械设备装备国民经济各部门,对促进我国国民经济和社会发展具有重要意义。2007年,机械装备制造业增长形势良好,投资继续保持较快增长,国民经济的结构调整和技术改造都为机械装备制造业产生了大量的市场需求,为机械装备制造业的稳定增长提供了良好的产业环境。此外,十一五规划将为机械行业带来新的发展机遇。众所周知,国家每一个五年计划都涉及到许多大型项目的建设,每个项目都会率先投入近10%的设备总投资,其中机械设备是最重要的设备投资之一。根据五年计划的一般规律,重大项目的投资将在2007年和2008年达到高潮。由于设备投资的推进,机械行业将在固定投资增长高潮到来之前提前进入辉煌期,即未来几年将是传统机械行业的快速发展期。两大行业刺激机械产品需求。从行业关联度来看,由于汽车和航空航天行业是与传统机械关联度最大的两个行业,这两个行业的快速发展必然会直接带动传统机械的大幅增长。面对新的发展机遇,中国机械企业应把握市场需求和行业发展趋势,抓住机遇,制定未来发展战略。
(文章)