❶ 我國古代人民在機械方面有許多傑出的發明者，晉朝的什麼和什麼應用了凸輪原理
關於中國機械傳統的記述和傳說長期流傳於世,引起了歷代擅長技術者和文人的注意和好奇。三國時期的馬鈞曾再度發明前人的指南車、翻車,明末的王徵試圖復原指南車、木牛流馬等。王禎撰《農書·農器圖譜》,薛景石撰《梓人遺制》,宋應星著《天工開物》,記載了他們所了解的機械。藝術家的作品也使古代機械的技術信息留存下來。比如,五代《閘口盤車圖》仔細繪制了水磨圖,《清明上河圖》描繪了宋代都城汴梁(今開封)的船舶、車輛、橋梁等技術。
中國古機械較早地引起了國外學者的注意。1909年起,格里(Giles)、摩爾(Moule)、朗基斯特(Lanchester)等人先推測過指南車的傳動機構[1](P52)。20世紀20年代以後,中國的歷史學家、機械工程學家和文博專家開始了中國古代機械的文獻研究和專題研究。1925年,張蔭麟翻譯了英國人摩爾的論文《宋燕肅吳德仁指南車造法考》,且撰寫了《宋盧道隆、吳德仁記里鼓車之造法》,刊載在《清華學報》上。1935年,劉仙洲在清華大學出版《中國機械工程史料》,初步整理了漢語古籍中關於機械的記述。王振鐸則根據古文獻的記載,試圖復原古代的機械裝置。1936年,他在《燕京學報》上發表《漢張衡候風地動儀製法的推測》,並在北平研究院復原指南車、記里鼓車[2](P63)。這些早期的工作開創了中國機械工程史的研究。
❷ 我國古代有哪些簡單機械說說他們的原理。
一、漢唐以來的耕犁
我國很早就發明了耒耜，用耒耜來翻整土地，播種莊稼，進行農業生產。隨著生產的發展，耒耜發展成犁。不過在戰國時期以前，人們使用的只是石制、木製、骨制和少量的銅制整地工具。後來由於牛耕的出現和冶鐵業的興起，戰國時期便出現了鐵制的耕犁，河北易縣燕下都遺址和河南輝縣都出土過戰國時期的鐵犁鏵。鐵犁鏵的發明是一個了不起的成就，它標志著人類社會發展的新時期，也標志著人類改造自然的斗爭進入一個新的階段。
漢代大力推廣先進的生產工具和耕作方法，耕犁也得到了進一步的發展，並且在全國各地廣泛使用。解放後出土的一百多件漢代的鐵犁中，有鐵口犁鏵、尖鋒雙翼犁鏵、舌狀梯形犁鏵，還有大型的犁鏵。從山西平陸等地漢墓中出土的幾幅犁耕圖中，可以看出漢代耕犁的構造形式。當時的耕犁是鐵制的犁鏵，已經有犁壁的裝置。山東安丘、河南中牟和陝西西安、咸陽、禮泉等地都有漢代鐵犁壁出土。犁壁的發明是耕犁的一個重大發展。沒有犁壁的耕犁達不到碎土鬆土起壠作畝的目的，還必須靠鋤類和鏟類農具的幫助才行；有了犁壁就能翻土碎土，犁壁有一定的方向，向一側翻轉土垡，把雜草埋在下面作肥料，同時還有殺蟲的作用。歐洲的耕犁直到公元十一世紀才有犁壁的記載，我國至遲到漢代就有了犁壁的裝置，比歐洲要早近一千年。漢代耕犁的木質部分由犁轅、犁梢（犁柄）、犁底（犁床）、犁箭、犁橫等部件組成。由此可以看出，漢代的耕犁已經基本定型，它除了有先進的犁壁裝置外，還有能調節耕地深淺的犁箭的裝置。漢代的犁有雙轅和單轅的，基本上是二牛抬扛式的。由於是直轅長轅犁，耕地的時候，回頭轉彎都不夠靈活，起土費力，效率也不很高。盡管這樣，它比戰國時期的耕犁已經有了很大的進步。
唐代，陸龜蒙的《耒耜經》詳細記述了當時耕犁的部件、尺寸和作用。這種犁的構造是由金屬製造的犁鑱和犁壁，以及由木材製造的犁底、壓鑱、策（é）、犁箭、犁轅、犁梢、犁評、犁建、犁槃等十一個部件組成。這些部件都各有特殊的功能和合理的形式。犁壁在犁鑱之上，它們是成一個曲面的復合裝置，用來起土翻土的；犁底和壓鑱把犁頭緊緊地固定下來，增強犁的穩定性；策是捍衛犁壁的；犁箭和犁評是調節犁地深淺的裝置，通過調整犁評和犁箭，使犁轅和犁床之間的夾角張大或縮小，這樣就使犁頭深入或淺出；還可以通過犁梢來掌握耕地的寬窄；它的犁轅是短轅曲轅，轅頭又有可以轉動的犁槃，牲畜是用套耕索來挽犁的。整個耕犁是相當完備、相當先進的，也很輕巧，耕地的時候回頭轉彎都很靈便，而且入土深淺容易控制，起土省力，效率比較高。
陸龜蒙所敘述的耕犁是中國耕犁發展到比較完備階段的典型，它的構造要比秦漢時期的犁完備和復雜得多，和現代的耕犁基本相同。這是廣大勞動人民在長期的生產斗爭實踐中不斷摸索創造的成果，是勞動人民智慧的結晶。
宋元以後，耕犁的形式更加多樣化，各地創造了很多新式的耕犁。南方水田用犁鑱，北方旱地用犁鏵，耕種草莽用犁鎊，開墾蘆葦蒿萊等荒地用犁刀，耕種海堧地用耬鋤。
根據史料記載，在整個古代社會，我國耕犁的發展水平一直處於世界農業技術發展的前列。
二、漢代的播種機——三腳耬
我國在戰國時期就有了播種機械。漢武帝的時候，趙過在一腳耬和二腳耬的基礎上，創造發明了能同時播種三行的三腳耬。一頭牛拉著，一人牽牛，一人扶耬，一天就能播種一頃地，大大提高了播種效率。漢武帝曾經下令在全國范圍里推廣這種先進的播種機。
漢代三腳耬復原模型，現在陳列在中國歷史博物館里。它的構造是這樣的：下面三個小的鐵鏵是開溝用的，叫做耬腳，後部中間是空的，兩腳之間的距離是一壠。三根木製的中空的耬腿，下端嵌入耬鏵的銎里，上端和子粒槽相通。子粒槽下部前面由一個長方形的開口和前面的耬斗相通。耬斗的後部下方有一個開口，活裝著一塊閘板，用一個楔子管緊。為了防止種子在開口處阻塞，在耬柄的一個支柱上懸掛一根竹簽，竹簽前端伸入耬斗下部系牢，中間縛上一塊鐵塊。耬兩邊有兩轅，相距可容一牛。後面有耬柄。
播種前，要根據種子的種類、子粒的大小、土壤的干濕等情況，調節好耬斗開口的閘板，使種子在一定的時間流出的多少剛好合適。然後把要播種的種子放入耬斗里，用牛拉著，一人牽牛，一人扶耬。扶耬人控制耬柄的高低，來調節耬腳入土的深淺，同時也就調整了播種的深淺，一邊走一邊搖，種子自動地從耬斗中流出，分三股經耬腿再經耬鏵的下方播入土壤。在耬後邊的木框上，用兩股繩子懸掛一根方形木棒，橫放在播種的壠上，隨著耬前進，自動把土耙平，把種子覆蓋在土下，這樣一次就把開溝、下種、覆蓋的任務完成了。再另外用砘子壓實，使種子和土緊密地附在一起，發芽生長。
現代最新式的播種機的全部功能也不過把開溝、下種、覆蓋、壓實四道工序接連完成，而我國兩千多年前的三腳耬早已把前三道工序連在一起由同一機械來完成。在當時能夠創造出這樣先進的播種機，確實是一項很重大的成就。這是我國古代在農業機械方面的重大發明之一。
三、灌溉機械——龍骨水車
龍骨水車是我國古代最著名的農業灌溉機械之一。龍骨車，古書上都叫翻車，據《後漢書》記載，這一灌溉機械是東漢末年發明的。最初是利用人力轉動輪軸灌水，後來由於輪軸的發展和機械製造技術的進步，發明了以畜力、風力和水力作為動力的龍骨水車，並且在全國各地廣泛使用。根據動力的不同，龍骨水車有下列幾種。
人力龍骨水車是以人力做動力，多用腳踏，也有用手搖的。元代《王禎農書》和清代麟慶的《河工器具圖說》中關於龍骨車的敘述比較詳細。它的構造除壓欄和列檻樁外，車身用木板作槽，長二丈，寬四寸到七寸不等，高約一尺，槽中架設行道板一條，和槽的寬窄一樣，比槽板兩端各短一尺，用來安置大小輪軸。在行道板上下，通周由一節一節的龍骨板葉用木銷子連結起來，很像龍的骨架一樣，所以名叫龍骨車。在上端的大軸的兩端，各帶四根拐木，作腳踏用，放在岸上的木架之間，人扶著木架，用腳踩動拐木，就帶動下邊的龍骨板葉沿木槽往上移動，把水刮上岸來，流入田間。龍骨板葉繞過上端大軸，又在行道板上邊往下移動，繞過下端的軸，重新刮水。這樣循環不已，水從低處源源不斷地被車上岸來。這就是龍骨車的構造和工作過程。
人力龍骨水車因為用人力，它的汲水量不夠大，但是凡臨水的地方都可以使用，可以兩個人同踏或搖，也可以只一個人踏或搖，很方便，深受人們的歡迎，是應用很廣的農業灌溉機械。
大約在南宋初年，龍骨水車有了新的發展，出現了用畜力做動力的龍骨水車，這是龍骨水車發展的一個新階段。它的水車部分的構造和前面講的相同，只是動力機械方面有了新的改進。在水車上端的橫軸上裝有一個豎齒輪，旁邊立一根大立軸，立軸的中部裝上一個大的卧齒輪，讓卧齒輪和豎齒輪的齒相銜接。立軸上裝一根大橫桿，讓牛拉著橫桿轉動，經過兩個齒輪的傳動，帶動水車轉動，把水刮上來。因為畜力比較大，能把水車上比較大的高度，汲水量也比較大。
在元代《王禎農書》上還有水轉龍骨水車的記載，可知這一機械的發明應該在《農書》成書之前，大約在元初，也有近七百年的歷史了。它的裝置，水車部分完全和以前的各種水車相同。它的動力機械裝在水流湍急的河邊，先樹立一個大木架，大木架中央豎立一根轉軸，軸上裝有上、下兩個大卧輪。下卧輪是水輪，在水輪上裝有若干板葉，以便借水的沖擊使水輪轉動。上卧輪是一個大齒輪，和水車上端軸上的豎齒輪相銜接。把水車裝在河岸邊挖的一條深溝里，流水沖擊水輪轉動，卧齒輪帶動水車軸上的豎齒輪轉動，也就帶動水車轉動，把水從河中深溝里車上岸來，流入田間，灌溉莊稼。
如果水源比較高，可以作大的立式水輪，直接安裝在水車的轉軸上，帶動水車轉動，這樣可以省去兩個大齒輪。
在利用流水作動力的灌溉機械上應用了一對大的木齒輪，把水輪的轉動傳遞到水車的軸上，來帶動水車把水刮上來，進行灌溉，這是元代機械製造方面的一個巨大的進步，也是人們利用自然力造福於人類的一項重大成就。
四、先進的糧食加工機械——水碓和水磨
穀物收獲脫粒以後，要加工成米或面才能食用。我國古代在糧食加工方面發明了不少機械，如磨、碾、碓、扇車、羅等，後來又發明了用水力做動力的水碓和水磨，這些機械效率高，應用廣，是農業機械方面的重要發明。
水碓是利用水力舂米的機械，在西漢末年就出現了，漢代桓譚（約前23—後50）的《桓子新論》里有關於水碓的記載。
水碓的動力機械是一個大的立式水輪，輪上裝有若干板葉，輪軸長短不一，看帶動的碓的多少而定。轉軸上裝有一些彼此錯開的撥板，一個碓有四塊撥板，四個碓就要十六塊撥板。撥板是用來撥動碓桿的。每個碓用柱子架起一根木桿，桿的一端裝一塊圓錐形石頭。下面的石臼里放上准備要加工的稻穀。流水沖擊水輪使它轉動，軸上的撥板就撥動碓桿的梢，使碓頭一起一落地進行舂米。利用水碓，可以日夜加工。
凡在溪流江河的岸邊都可以設置水碓。根據水勢的高低大小，人們採取一些不同的措施。如果水勢比較小，可以用木板擋水，使水從旁邊流經水輪，這樣可以加大水流的速度，增強沖動力。帶動碓的多少可以按水力的大小來定，水力大的地方可以多裝幾個，水力小的地方就少裝幾個。設置兩個碓以上的叫做連機碓，常用的都是連機碓，一般都是四個碓。
磨，最初叫磑，漢代才叫做磨，是把米、麥、豆等加工成面的機械。磨用兩塊有一定厚度的扁圓柱形的石頭製成，這兩塊石頭叫做磨扇。下扇中間裝有一個短的立軸，用鐵製成，上扇中間有一個相應的空套，兩扇相合以後，下扇固定，上扇可以繞軸轉動。兩扇相對的一面，留有一個空膛，叫磨膛，膛的外周製成一起一伏的磨齒。上扇有磨眼。磨面的時候，穀物通過磨眼流入磨膛，均勻地分布在四周，被磨成粉末，從夾縫中流到磨盤上，過羅篩去麩皮等就得到麵粉。磨有用人力的、畜力的和水力的。用水力作為動力的磨，大約在晉代就發明了。水磨的動力部分是一個卧式水輪，在輪的立軸上安裝磨的上扇，流水沖動水輪帶動磨轉動，這種磨適合於安裝在水的沖動力比較大的地方。假如水的沖動力比較小，但是水量比較大，可以安裝另外一種形式的水磨：動力機械是一個立輪，在輪軸上安裝一個齒輪，和磨軸下部平裝的一個齒輪相銜接。水輪的轉動是通過齒輪使磨轉動的。這兩種形式的水磨，構造比較簡單，應用很廣。
隨著機械製造技術的進步，後來人們發明一種構造比較復雜的水磨，一個水輪能帶動幾個磨同時轉動，這種水磨叫做水轉連機磨。《王禎農書》上有關於水轉連機磨的記載。這種水力加工機械的水輪又高又寬，是立輪，須用急流大水，沖動水輪。輪軸很粗，長度要適中。在軸上相隔一定的距離，安裝三個齒輪，每個齒輪又和一個磨上的齒輪相銜接，中間的三個磨又和各自旁邊的兩個磨的木齒相接。水輪轉動通過齒輪帶動中間的磨，中間的磨一轉，又通過磨上的木齒帶動旁邊的磨。這樣，一個水輪能帶動九個磨同時工作。
❸ 指南車研究製作
古代的指南車是一種利用齒輪和機械裝置保持方向不變的創新發明。首先，這種車由燕肅設計，採用雙輪獨轅結構，車上立有一名木製的指南人。車內的機制包括兩個滾動的車輪和七個大小不同的齒輪，齒輪間的精確匹配展示了古人對齒輪力學的深刻理解。車輪轉動時，通過附輪和小平輪帶動中心的大平輪，木人的立軸就安裝在這個大平輪上。關鍵在於，當車輛轉彎時，通過離合裝置——如滑輪和鐵墜子，能夠精確控制大平輪的轉動，確保木人始終保持指向不變，無論車輛如何轉向。
吳德仁改進的指南車針對燕肅設計的不足，增設了復雜的裝置，如上層的龜、鶴和童子模型，以及13個相互嚙合的齒輪。下層的齒輪系統保留了原有的功能，同時他發明了繩輪離合，使得車輛在轉大彎時也能保持木人的指向精準。
現代學者對指南車的研究持續深入，國際學術界對此高度關注。英國學者郎基斯特提出了差動輪系機構的猜想，這一理論被應用到大英博物館的復原指南車中。李約瑟博士的研究指出，指南車作為人類歷史上最早的共協穩定的機械和摹控機械，體現了人類早期對機械精確控制的卓越智慧。
指南車，又稱司南車，是中國古代用來指示方向的一種機械裝置。它利用差速齒輪原理，它與指南針利用地磁效應不同，它是利用齒輪傳動系統，根據車輪的轉動，由車上木人指示方向。不論車子轉向何方，木人的手始終指向南方，「車雖回運而手常指南」。
❹ 魯班發明了哪些機械
魯班還是一位傑出的機械發明家，發明創造了多種簡單機械裝置。如魯班曾對古代的鎖進行了重大改進。鎖在我國奴隸社會的周代就已經出現，其形狀像一條魚，構造比較簡單，安全性比較差；經過魯班改進後，其形狀、結構均有較大變化，鎖的機關設在裡面，外表不露痕跡，只有藉助配好的鑰匙才能打開，具有很強的安全性和實用性，能夠代替人的看守。魯班曾用竹子做成一隻木鳥，能夠藉助風力飛上高空，長久不落地、在當時引起很大震動。還有一種傳說，說魯班曾製成機動的木馬車，這輛木馬車由「木人」駕駛，裝有各種機關，能夠在路上自動行走，一直到漢代還在流傳。魯班曾製作了一種稱之為「機封」的裝置，可以用機械的方法進行下葬，具有很高的技巧，人們對此很佩服，但由於當時盛行厚葬，這種方法未能得到實施。
❺ 急1!急!急!!!!!!
關於中國機械傳統的記述和傳說長期流傳於世,引起了歷代擅長技術者和文人的注意和好奇。三國時期的馬鈞曾再度發明前人的指南車、翻車,明末的王徵試圖復原指南車、木牛流馬等。王禎撰《農書·農器圖譜》,薛景石撰《梓人遺制》,宋應星著《天工開物》,記載了他們所了解的機械。藝術家的作品也使古代機械的技術信息留存下來。比如,五代《閘口盤車圖》仔細繪制了水磨圖,《清明上河圖》描繪了宋代都城汴梁(今開封)的船舶、車輛、橋梁等技術。
中國古機械較早地引起了國外學者的注意。1909年起,格里(Giles)、摩爾(Moule)、朗基斯特(Lanchester)等人先推測過指南車的傳動機構[1](P52)。20世紀20年代以後,中國的歷史學家、機械工程學家和文博專家開始了中國古代機械的文獻研究和專題研究。1925年,張蔭麟翻譯了英國人摩爾的論文《宋燕肅吳德仁指南車造法考》,且撰寫了《宋盧道隆、吳德仁記里鼓車之造法》,刊載在《清華學報》上。1935年,劉仙洲在清華大學出版《中國機械工程史料》,初步整理了漢語古籍中關於機械的記述。王振鐸則根據古文獻的記載,試圖復原古代的機械裝置。1936年,他在《燕京學報》上發表《漢張衡候風地動儀製法的推測》,並在北平研究院復原指南車、記里鼓車[2](P63)。這些早期的工作開創了中國機械工程史的研究。
1949年以後,科學技術史在中國成為一項有組織的事業,實現了初步的建制化,研究工作有了較大的進展。其中,劉仙洲、王振鐸的工作代表了機械工程史的學術水平[3](P36)。
1950-1960年,劉仙洲開展了機械原動力、計時器、齒輪、凸輪等方面的專題研究。基於這些研究,他撰寫了通史性著作《中國機械工程發明史》[4](第一編)和《中國古代農業機械發展史》[5],初步勾畫了中國機械技術發展的大致脈絡。書中收入了關於耬、轆轤、獨輪車等方面的調研成果。後來,劉先生曾組織學者從2萬余種古書中查找古機械的線索和記述,留下了大量的卡片。近年來,清華大學圖書館學者對這些的資料進行了整理。
復原是古代機械史研究的一個重要方面。王振鐸等長期從事古代機械史的專題研究和復原。在文獻分析和考古發現的基礎上,為中國歷史博物館復原了地震儀、指南車、記里鼓車、水運儀象、水排等機械裝置,其主要成果收入他的文集《科技考古論叢》[6]。
英國李約瑟(Joseph Needham)注意從東西方文明的比較這一視角,審視中國古代的機械和技術傳播,同時探討機械技術與其他知識的關系。他參考了中國學者和西方學者的研究成果,在王鈴的協助下撰寫了《中國科學技術史》機械工程分冊[7]。該書初版於1965年,後被翻譯成日文和中文,是國外學者了解中國機械技術傳統的一個重要窗口[8]。
在劉仙洲之後,機械工程史的專題研究和調查工作仍有進展。同濟大學陸敬嚴在古代兵器和其他機械裝置的復原研究以及立軸式風車等傳統機械的調查方面均有新的進展。中國科學院和北京科技大學等單位對中國傳統金屬工藝的研究,西北農業大學等單位對秦陵銅車馬的研究,都取得了重要的研究成果。上世紀90年代,當中國科學院自然科學史研究所組織全國的科技史家撰寫《中國科學技術史》叢書,集中展示中國學者幾十年的研究成果時,陸敬嚴、華覺明等學者,編著了該叢書的機械卷[9]。該書繼承了劉仙洲、王振鐸等中國學者的思路,適當參考了李約瑟和其他學者的著作,在技術內容和構造原理分析方面均有進展。
劉仙洲、王振鐸、李約瑟、陸敬嚴和華覺明等所撰寫的專著主要基於古籍的記載、考古資料和部分傳統機械的調查資料。未來的中國古代機械工程史研究還可以在幾個方面做出努力。第一,發掘、整理和解讀明清時期漢文典籍和某些少數民族語言文獻中的史料;第二,充分利用現有的和將來的考古發掘資料,開展科技考古研究;第三,廣泛而深入地調查現存的傳統機械,探討它們與文化背景之間的關系;第四,開展技術的社會史、文化史和思想史等方面的研究。
中國有連續的文化傳統,保留了繁浩的古籍。有關古代機械的記載,散見於多種體裁的典籍之中。然而,關於技術的文字記述或繪圖大多過於簡略,時常僅有隻言片語,甚至找不到任何記載。考古發現能夠提供某些可靠的第一手資料,但其內容顯然是有限的。多數古代機械的製作材料是木、竹等不易長期保留的材料,只有少數零件是用石頭和金屬製作的。這使得我們在考古資料中很少有機會找到結構比較完整的機械。像古代車輛和銅車馬這樣的發現畢竟是少數。
二 中國古代機械工程技術史的價值及作用
中國的機械工程技術在漫長的歷史發展過程中形成了自己獨特的風格。中國古代機械工程技術,是世界機械史的一個組成部分,在世界機械工程史上佔有重要位置。
著名科學史家李約瑟在討論中西科技交流與比較問題時曾指出:「有少數幾種基本技術曾經從古代美索不達米亞朝四面八方傳播,……可是,中國人的發明就多了。這些發明在公元一世紀到十八世紀期間先後傳到了歐洲和其他地區。這里包括:(1)龍骨車;(2)石碾和水力在石碾上的應用;3水排;(4)風扇車和簸揚機;(5)活塞風箱;(6)平放織機(它可能也是印度的發明)和提花機;(7)繅絲、紡絲和調絲機;(8)獨輪車;(9)加帆手推車;(10)磨車;(11)拖重牲口用的兩種高效馬具,即胸帶和套包子;(12)弓弩(13)風箏;(14)竹編蜒和走馬燈;(15)深鑽技術;(16)鑄鐵的使用;(17)游動的常平懸吊器;(18)弧形拱橋;(19)鐵索吊橋;(20)河渠閘門;(21)造船和航運方面的無數發明,包括防水隔艙、高效率空氣動力帆和前後索具(22)船尾的方向舵;(23)火葯以及和它有關的一些技術;(24)羅盤針,先用於看風水,後來又用於航海;(25)紙、印刷術和活字印刷術;(26)瓷器。所有這些例子有一種共同之點,這就是它們在中國應用的時期,確實早於它們在世界其他部分出現的時期。有時甚至要早得多。」[10](P545)李約瑟博士列舉的這些實例絕大多數都是中國古代的機械發明或相關的技術成果,由此可見,中國古代的機械技術成果不僅在中國科技史上佔有突出地位,而且在世界機械史乃至科技史上的地位也是不可低估的。
中國機械史的歷史價值還表現在傳統機械工程技術在中國古代社會經濟和科技發展中佔有十分重要的位置。中國自古以來以農業立國,農業生產在古代歷史發展進程中始終占據核心地位,因而作為農業生產工具的農業機械在生產中的作用極為重要。農業機械技術方面的大量發明、革新及其推廣應用對社會生產力的提高起了極大的作用。同樣,機械在水利工程、建築工程、交通運輸、紡織等領域中也發揮著重要作用。機械技術在軍事上具有舉足輕重的作用,先進和精良武器與軍事裝備的製造都要依賴先進的機械技術。中國古代在天文觀測方面能夠取得許多重要成就,與先進天文儀器的作用密不可分,而眾多先進天文儀器的出現則反映了中國古代精密機械製造技術的發達。明代宋應星編著的《天工開物》是一部關於中國古代工程技術的網路全書,其中講述機械技術的內容佔了全書一半以上的篇幅,也說明機械技術在古代工程技術中的重要地位。因此,傳統機械技術根植於中國古代社會生活和生產的各個領域之中,機械技術的進步不僅促進了生產的發展,豐富了古代的社會生活,而且成為推動古代不同領域科技發展的有力工具。
1. 促進了農業的進步
中國自古以來以農業立國,農業生產在古代歷史發展進程中始終占據核心地位,因而作為農業生產工具的農業機械在生產中的作用極為重要。農業機械方面的大量發明、革新及其推廣應用對社會生產力的提高起了極大的作用。
春秋時期,鐵器在農業、手工業生產上開始使用。到戰國時期,鐵農具已經很多,標志著社會生產力的顯著提高。春秋末年已使用牛耕,戰國時期得到推廣,促進農業生產獲得進一步的發展。戰國時期,農民重視使用肥料,還注意選種、因地制宜和適時耕種。那時候,各國都興修了水利工程。秦蜀郡太守李冰在岷江中游修築的都江堰是聞名世界的防洪灌溉工程。都江堰消除了岷江水患,灌溉了大片農田,使成都平原成為沃野,兩千多年來,一直造福於人民。北朝賈思勰著《齊民要術》一書,強調農業生產要遵循自然規律,農作物必須因地種植,不耽誤農時,還要改革生產技術和工具。
2. 推動了手工業和商業的興盛
早在春秋時代,我國已經發明生鐵冶煉技術,比歐洲早1900年。春秋晚期晉國曾把成文的刑法鑄在鐵鼎上頒布。戰國時期,鐵礦山達到30多處。那時候,煮鹽業、紡織業和漆器業都有顯著進步。明末科學家宋應星編著的《天工開物》,總結了明代農業、手工業生產技術,反映了明朝時期我國手工場的生產面貌。介紹了北京王麻子、杭州張小泉的剪刀,使用「夾鋼」、「貼鋼」的技術;採煤時已經能排除瓦斯;紡織業的提花機等。這些在當時世界上都是第一流的。
3. 在水利工程、建築工程、交通運輸、紡織等領域發揮著重要作用
秦國都江堰是聞名世界的防洪灌溉工程,他把岷江分為內江和外江。內江供灌溉、外江供分洪,免除了水災,灌溉了農田。隋朝傑出工匠李春設計和主持建造的趙州橋,是世界上現存最古老的一座石拱橋。橋的大拱兩端上方各有兩個小拱,可減輕橋身重量對橋基的壓力、遇到洪水又可以減輕急流對橋身的沖擊。隋朝著名的建築師宇文愷設計了隋都大興城和東京洛陽城,並指導了兩座城市的營建。到了北宋,指南針應用於航海事業。宋朝的海船裝有羅盤針,無論白天、黑夜、陰雨、大霧,都能辨識方向。南宋時,指南針傳到歐洲,為歐洲的航海家進行環球航海和發現新大陸,提供了重要條件。
4. 在軍事上具有舉足輕重的作用
機械技術在軍事上具有舉足輕重的作用,先進和精良的武器與軍事裝備的製造都要依賴先進的機械技術。唐朝末年,火葯開始用於軍事。宋朝時期,火葯在軍事上廣泛使用。那時的火葯武器有火箭、突火槍和火炮等。13世紀、14世紀,火葯和武器傳人阿拉伯和歐洲。到了元朝,大型的金屬管形火器「火銃」,在軍事上很受重視。蒙古西征時,多次使用火葯武器攻打中亞和波斯的城市。在戰爭中,阿拉伯人學會了製造火葯和火葯武器。
三 中國古代科學技術史的現實意義
中國機械史的研究不僅具有重要的歷史價值,而且具有較高的現實價值和意義。這主要表現在以下幾個方面。
首先,中國古代機械工程技術是中國科學文化的重要組成部分,傳統機械的技術成果是我國優秀的科學文化遺產,因此中國古代機械史的研究具有重要的文化價值。機械技術在人類物質文化史上一直占據核心地位,人類文明的發展階段一般以機械技術的重要成果作為主要劃分標志,便是最好的說明。而我們的祖先創造了許多傑出的機械科技成果,為後世留下了大量的物質文化財富,發掘、整理和研究這些機械成果對於豐富祖國科學文化寶庫無疑極為有益。但過去這方面的工作開展得還遠遠不夠,中國機械工程機械史仍是一個有待開發的領域,在目前情況下進一步開展中國機械史的研究也顯得尤為重要。
第二,技術發展有很強的繼承性和規律性,中國機械史的研究有助於揭示技術發展特質,可以起到溫故知新、闡明方向和趨勢的作用,因此具有重要的借鑒價值。中國歷史上在機械科技方面的成功經驗和失敗教訓,對於現今科技的發展很有借鑒價值。中國古代與機械有關的技術觀和技術哲學思想,對於我們認識技術與人、技術與環境以及技術與社會的關系仍有參考價值。中國古代的一些技術思想和方法與舉措正好與現代可持續發展的時代要求相切合,對於認識和解決技術給現代社會帶來的環境污染、能源和資源的枯竭等一系列負面效應也有積極的參考意義。中國近現代機械史的研究則對於制定國家的技術規劃、技術發展與引進的政策和戰略更是有著直接的借鑒作用。
第三,研究和學習中國古代機械工程史,闡明中國傳統機械技術的興衰歷程,了解科學家、發明家的生平、成就和思想,不僅可以學到科學和歷史的知識,還可從中獲得啟示和汲取教益,因而中國機械史還有著比較重要的教育價值與作用。機械工程技術史知識的傳播有助於人們了解機械工程技術的概念和原理的來龍去脈,加深對機械科技的認識和理解。培根說:學史可以使人明智。對於青年學生與專業科技人員來講,機械史的知識則可起到開闊視野的作用。
第四,研究中國古代機械史,不難發現一些古老的機械技術、工藝和原理在現代仍然發揮著作用或具有實用價值。中國傳統的農業機械與古農具至今在農業生產中廣泛使用,具有極強的生命力。我國的許多傳統金屬工藝仍在實際應用中發揮著重要作用。在秦始皇陵墓中出土的青銅箭鏃表面上有一層含鉻的黑色緻密層,埋在地下兩千多年沒有腐蝕。現代金相學研究證明這樣處理有很強的抗腐蝕能力,此項表面處理技術顯然具有古為今用的價值。類似的實例還有很多。古代機械史的研究有助於認識和發現傳統機械的現代意義和實用價值。
七五期間，河北唐山和江蘇連雲港年產 60 萬 T 大型純鹼裝置採用我國自行開發的先進技術設計，由機械製造部門研製成功的碳化塔、煅燒爐、濾鹼機、鈦板式換熱器、埋刮板輸送機等八大類成套關鍵設備，其他設備大部分由國內供應。山東濰坊年產在部分引進國外技術和設備的基礎上實現了國產化， 3 個鹼廠均順利投產。中國大型鹼廠設計及設備製造完全可以立足於國內，並開始成套出口大型純鹼技術及裝備。
1984 年中國引進了離子膜電解槽製造技術，為 14 個廠家提供設備，占國內離子膜煤燒鹼能力 70% ， 1993 年國內創新開發了中國式電解槽，由中國化工裝備總公司組織具體實施的中國第一套國產化 1 萬 t/a 離子膜法燒鹼裝置於 1993 年 7 月 27 日在滄州市化工廠建成，一次開車投產成功，並通過了國家級驗收。該套設備在廣泛消化吸收國內外先進技術基礎上，進行了改進和創新，由天津大沽化工廠設計所進行工藝設計，核心設備共有定型設備 82 台，非標設備 127 台，離子膜電解槽由北京化工機械廠設計製造，達到了同期國外同類裝置水平，其他專用設備，材料，儀表，閥門分別由國內各有關廠家配套協作，整套裝置國產化率達 90% 以上。該套裝置運行平衡可靠，具有產品純度高，節能，高效，無環境污染等特點。主要技術經濟指標達到引進裝置水平。該裝置的建設成功，結束了中國離子膜燒鹼法生產裝置依賴進口的局面，標志著中國已基本具備了離子膜法燒鹼設備的成套製造能力。其後，廣州、新疆、包頭、蚌埠、雲南的化工廠離子膜法燒鹼都選用國產化電解槽 。