A. 主要古代有哪些简单机械
汉代的播种机——三脚耧
我国在战国时期就有了播种机械。汉武帝的时候,赵过在一脚耧和二脚耧的基础上,创造发明了能同时播种三行的三脚耧。一头牛拉着,一人牵牛,一人扶耧,一天就能播种一顷地,大大提高了播种效率。汉武帝曾经下令在全国范围里推广这种先进的播种机。
汉代三脚耧复原模型,现在陈列在中国历史博物馆里。它的构造是这样的:下面三个小的铁铧是开沟用的,叫做耧脚,后部中间是空的,两脚之间的距离是一垅。三根木制的中空的耧腿,下端嵌入耧铧的銎里,上端和子粒槽相通。子粒槽下部前面由一个长方形的开口和前面的耧斗相通。耧斗的后部下方有一个开口,活装着一块闸板,用一个楔子管紧。为了防止种子在开口处阻塞,在耧柄的一个支柱上悬挂一根竹签,竹签前端伸入耧斗下部系牢,中间缚上一块铁块。耧两边有两辕,相距可容一牛。后面有耧柄。
播种前,要根据种子的种类、子粒的大小、土壤的干湿等情况,调节好耧斗开口的闸板,使种子在一定的时间流出的多少刚好合适。然后把要播种的种子放入耧斗里,用牛拉着,一人牵牛,一人扶耧。扶耧人控制耧柄的高低,来调节耧脚入土的深浅,同时也就调整了播种的深浅,一边走一边摇,种子自动地从耧斗中流出,分三股经耧腿再经耧铧的下方播入土壤。在耧后边的木框上,用两股绳子悬挂一根方形木棒,横放在播种的垅上,随着耧前进,自动把土耙平,把种子覆盖在土下,这样一次就把开沟、下种、覆盖的任务完成了。再另外用砘子压实,使种子和土紧密地附在一起,发芽生长。
现代最新式的播种机的全部功能也不过把开沟、下种、覆盖、压实四道工序接连完成,而我国两千多年前的三脚耧早已把前三道工序连在一起由同一机械来完成。在当时能够创造出这样先进的播种机,确实是一项很重大的成就。这是我国古代在农业机械方面的重大发明之一。
B. 我国古代有哪些简单机械说说他们的原理。
一、汉唐以来的耕犁
我国很早就发明了耒耜,用耒耜来翻整土地,播种庄稼,进行农业生产。随着生产的发展,耒耜发展成犁。不过在战国时期以前,人们使用的只是石制、木制、骨制和少量的铜制整地工具。后来由于牛耕的出现和冶铁业的兴起,战国时期便出现了铁制的耕犁,河北易县燕下都遗址和河南辉县都出土过战国时期的铁犁铧。铁犁铧的发明是一个了不起的成就,它标志着人类社会发展的新时期,也标志着人类改造自然的斗争进入一个新的阶段。
汉代大力推广先进的生产工具和耕作方法,耕犁也得到了进一步的发展,并且在全国各地广泛使用。解放后出土的一百多件汉代的铁犁中,有铁口犁铧、尖锋双翼犁铧、舌状梯形犁铧,还有大型的犁铧。从山西平陆等地汉墓中出土的几幅犁耕图中,可以看出汉代耕犁的构造形式。当时的耕犁是铁制的犁铧,已经有犁壁的装置。山东安丘、河南中牟和陕西西安、咸阳、礼泉等地都有汉代铁犁壁出土。犁壁的发明是耕犁的一个重大发展。没有犁壁的耕犁达不到碎土松土起垅作亩的目的,还必须靠锄类和铲类农具的帮助才行;有了犁壁就能翻土碎土,犁壁有一定的方向,向一侧翻转土垡,把杂草埋在下面作肥料,同时还有杀虫的作用。欧洲的耕犁直到公元十一世纪才有犁壁的记载,我国至迟到汉代就有了犁壁的装置,比欧洲要早近一千年。汉代耕犁的木质部分由犁辕、犁梢(犁柄)、犁底(犁床)、犁箭、犁横等部件组成。由此可以看出,汉代的耕犁已经基本定型,它除了有先进的犁壁装置外,还有能调节耕地深浅的犁箭的装置。汉代的犁有双辕和单辕的,基本上是二牛抬扛式的。由于是直辕长辕犁,耕地的时候,回头转弯都不够灵活,起土费力,效率也不很高。尽管这样,它比战国时期的耕犁已经有了很大的进步。
唐代,陆龟蒙的《耒耜经》详细记述了当时耕犁的部件、尺寸和作用。这种犁的构造是由金属制造的犁镵和犁壁,以及由木材制造的犁底、压镵、策(é)、犁箭、犁辕、犁梢、犁评、犁建、犁槃等十一个部件组成。这些部件都各有特殊的功能和合理的形式。犁壁在犁镵之上,它们是成一个曲面的复合装置,用来起土翻土的;犁底和压鑱把犁头紧紧地固定下来,增强犁的稳定性;策是捍卫犁壁的;犁箭和犁评是调节犁地深浅的装置,通过调整犁评和犁箭,使犁辕和犁床之间的夹角张大或缩小,这样就使犁头深入或浅出;还可以通过犁梢来掌握耕地的宽窄;它的犁辕是短辕曲辕,辕头又有可以转动的犁槃,牲畜是用套耕索来挽犁的。整个耕犁是相当完备、相当先进的,也很轻巧,耕地的时候回头转弯都很灵便,而且入土深浅容易控制,起土省力,效率比较高。
陆龟蒙所叙述的耕犁是中国耕犁发展到比较完备阶段的典型,它的构造要比秦汉时期的犁完备和复杂得多,和现代的耕犁基本相同。这是广大劳动人民在长期的生产斗争实践中不断摸索创造的成果,是劳动人民智慧的结晶。
宋元以后,耕犁的形式更加多样化,各地创造了很多新式的耕犁。南方水田用犁镵,北方旱地用犁铧,耕种草莽用犁镑,开垦芦苇蒿莱等荒地用犁刀,耕种海堧地用耧锄。
根据史料记载,在整个古代社会,我国耕犁的发展水平一直处于世界农业技术发展的前列。
二、汉代的播种机——三脚耧
我国在战国时期就有了播种机械。汉武帝的时候,赵过在一脚耧和二脚耧的基础上,创造发明了能同时播种三行的三脚耧。一头牛拉着,一人牵牛,一人扶耧,一天就能播种一顷地,大大提高了播种效率。汉武帝曾经下令在全国范围里推广这种先进的播种机。
汉代三脚耧复原模型,现在陈列在中国历史博物馆里。它的构造是这样的:下面三个小的铁铧是开沟用的,叫做耧脚,后部中间是空的,两脚之间的距离是一垅。三根木制的中空的耧腿,下端嵌入耧铧的銎里,上端和子粒槽相通。子粒槽下部前面由一个长方形的开口和前面的耧斗相通。耧斗的后部下方有一个开口,活装着一块闸板,用一个楔子管紧。为了防止种子在开口处阻塞,在耧柄的一个支柱上悬挂一根竹签,竹签前端伸入耧斗下部系牢,中间缚上一块铁块。耧两边有两辕,相距可容一牛。后面有耧柄。
播种前,要根据种子的种类、子粒的大小、土壤的干湿等情况,调节好耧斗开口的闸板,使种子在一定的时间流出的多少刚好合适。然后把要播种的种子放入耧斗里,用牛拉着,一人牵牛,一人扶耧。扶耧人控制耧柄的高低,来调节耧脚入土的深浅,同时也就调整了播种的深浅,一边走一边摇,种子自动地从耧斗中流出,分三股经耧腿再经耧铧的下方播入土壤。在耧后边的木框上,用两股绳子悬挂一根方形木棒,横放在播种的垅上,随着耧前进,自动把土耙平,把种子覆盖在土下,这样一次就把开沟、下种、覆盖的任务完成了。再另外用砘子压实,使种子和土紧密地附在一起,发芽生长。
现代最新式的播种机的全部功能也不过把开沟、下种、覆盖、压实四道工序接连完成,而我国两千多年前的三脚耧早已把前三道工序连在一起由同一机械来完成。在当时能够创造出这样先进的播种机,确实是一项很重大的成就。这是我国古代在农业机械方面的重大发明之一。
三、灌溉机械——龙骨水车
龙骨水车是我国古代最著名的农业灌溉机械之一。龙骨车,古书上都叫翻车,据《后汉书》记载,这一灌溉机械是东汉末年发明的。最初是利用人力转动轮轴灌水,后来由于轮轴的发展和机械制造技术的进步,发明了以畜力、风力和水力作为动力的龙骨水车,并且在全国各地广泛使用。根据动力的不同,龙骨水车有下列几种。
人力龙骨水车是以人力做动力,多用脚踏,也有用手摇的。元代《王祯农书》和清代麟庆的《河工器具图说》中关于龙骨车的叙述比较详细。它的构造除压栏和列槛桩外,车身用木板作槽,长二丈,宽四寸到七寸不等,高约一尺,槽中架设行道板一条,和槽的宽窄一样,比槽板两端各短一尺,用来安置大小轮轴。在行道板上下,通周由一节一节的龙骨板叶用木销子连结起来,很像龙的骨架一样,所以名叫龙骨车。在上端的大轴的两端,各带四根拐木,作脚踏用,放在岸上的木架之间,人扶着木架,用脚踩动拐木,就带动下边的龙骨板叶沿木槽往上移动,把水刮上岸来,流入田间。龙骨板叶绕过上端大轴,又在行道板上边往下移动,绕过下端的轴,重新刮水。这样循环不已,水从低处源源不断地被车上岸来。这就是龙骨车的构造和工作过程。
人力龙骨水车因为用人力,它的汲水量不够大,但是凡临水的地方都可以使用,可以两个人同踏或摇,也可以只一个人踏或摇,很方便,深受人们的欢迎,是应用很广的农业灌溉机械。
大约在南宋初年,龙骨水车有了新的发展,出现了用畜力做动力的龙骨水车,这是龙骨水车发展的一个新阶段。它的水车部分的构造和前面讲的相同,只是动力机械方面有了新的改进。在水车上端的横轴上装有一个竖齿轮,旁边立一根大立轴,立轴的中部装上一个大的卧齿轮,让卧齿轮和竖齿轮的齿相衔接。立轴上装一根大横杆,让牛拉着横杆转动,经过两个齿轮的传动,带动水车转动,把水刮上来。因为畜力比较大,能把水车上比较大的高度,汲水量也比较大。
在元代《王祯农书》上还有水转龙骨水车的记载,可知这一机械的发明应该在《农书》成书之前,大约在元初,也有近七百年的历史了。它的装置,水车部分完全和以前的各种水车相同。它的动力机械装在水流湍急的河边,先树立一个大木架,大木架中央竖立一根转轴,轴上装有上、下两个大卧轮。下卧轮是水轮,在水轮上装有若干板叶,以便借水的冲击使水轮转动。上卧轮是一个大齿轮,和水车上端轴上的竖齿轮相衔接。把水车装在河岸边挖的一条深沟里,流水冲击水轮转动,卧齿轮带动水车轴上的竖齿轮转动,也就带动水车转动,把水从河中深沟里车上岸来,流入田间,灌溉庄稼。
如果水源比较高,可以作大的立式水轮,直接安装在水车的转轴上,带动水车转动,这样可以省去两个大齿轮。
在利用流水作动力的灌溉机械上应用了一对大的木齿轮,把水轮的转动传递到水车的轴上,来带动水车把水刮上来,进行灌溉,这是元代机械制造方面的一个巨大的进步,也是人们利用自然力造福于人类的一项重大成就。
四、先进的粮食加工机械——水碓和水磨
谷物收获脱粒以后,要加工成米或面才能食用。我国古代在粮食加工方面发明了不少机械,如磨、碾、碓、扇车、罗等,后来又发明了用水力做动力的水碓和水磨,这些机械效率高,应用广,是农业机械方面的重要发明。
水碓是利用水力舂米的机械,在西汉末年就出现了,汉代桓谭(约前23—后50)的《桓子新论》里有关于水碓的记载。
水碓的动力机械是一个大的立式水轮,轮上装有若干板叶,轮轴长短不一,看带动的碓的多少而定。转轴上装有一些彼此错开的拨板,一个碓有四块拨板,四个碓就要十六块拨板。拨板是用来拨动碓杆的。每个碓用柱子架起一根木杆,杆的一端装一块圆锥形石头。下面的石臼里放上准备要加工的稻谷。流水冲击水轮使它转动,轴上的拨板就拨动碓杆的梢,使碓头一起一落地进行舂米。利用水碓,可以日夜加工。
凡在溪流江河的岸边都可以设置水碓。根据水势的高低大小,人们采取一些不同的措施。如果水势比较小,可以用木板挡水,使水从旁边流经水轮,这样可以加大水流的速度,增强冲动力。带动碓的多少可以按水力的大小来定,水力大的地方可以多装几个,水力小的地方就少装几个。设置两个碓以上的叫做连机碓,常用的都是连机碓,一般都是四个碓。
磨,最初叫硙,汉代才叫做磨,是把米、麦、豆等加工成面的机械。磨用两块有一定厚度的扁圆柱形的石头制成,这两块石头叫做磨扇。下扇中间装有一个短的立轴,用铁制成,上扇中间有一个相应的空套,两扇相合以后,下扇固定,上扇可以绕轴转动。两扇相对的一面,留有一个空膛,叫磨膛,膛的外周制成一起一伏的磨齿。上扇有磨眼。磨面的时候,谷物通过磨眼流入磨膛,均匀地分布在四周,被磨成粉末,从夹缝中流到磨盘上,过罗筛去麸皮等就得到面粉。磨有用人力的、畜力的和水力的。用水力作为动力的磨,大约在晋代就发明了。水磨的动力部分是一个卧式水轮,在轮的立轴上安装磨的上扇,流水冲动水轮带动磨转动,这种磨适合于安装在水的冲动力比较大的地方。假如水的冲动力比较小,但是水量比较大,可以安装另外一种形式的水磨:动力机械是一个立轮,在轮轴上安装一个齿轮,和磨轴下部平装的一个齿轮相衔接。水轮的转动是通过齿轮使磨转动的。这两种形式的水磨,构造比较简单,应用很广。
随着机械制造技术的进步,后来人们发明一种构造比较复杂的水磨,一个水轮能带动几个磨同时转动,这种水磨叫做水转连机磨。《王祯农书》上有关于水转连机磨的记载。这种水力加工机械的水轮又高又宽,是立轮,须用急流大水,冲动水轮。轮轴很粗,长度要适中。在轴上相隔一定的距离,安装三个齿轮,每个齿轮又和一个磨上的齿轮相衔接,中间的三个磨又和各自旁边的两个磨的木齿相接。水轮转动通过齿轮带动中间的磨,中间的磨一转,又通过磨上的木齿带动旁边的磨。这样,一个水轮能带动九个磨同时工作。
C. 哪些机械是用动物的启发得来的
具体如下:
1、机器人蜜蜂:Robobee
有一种小型寄生蝇,其寄生率极高,而且有一种令人难以置信的听觉。雌性寄生蝇已经发展出一种特别的寄生能力,通过倾听雄性蟋蟀的鸣叫,然后在它们身上产卵,从而有效地跟踪它们。不幸的是,对蟋蟀来说,当卵孵化时,它们的幼虫会把寄主当作第一餐而吃掉。
而科学家们则在这项能力当中获取了灵感,并一直在研究这种听觉能力。他们创造了一种天线设计,用来区分来自精确方向的信号。
设计微型天线非常困难,而寄生蝇的听力和频率则为科学家们提供的解决方案。如今这种天线的原型已经制作完成,如果项目成功,则可以带来一个微型天线的全新领域,从而缩小日常设备的大小。
D. 培根所说的三种机械发明是指什么
英国哲学家弗兰西斯·培根指出,印刷术、火药、指南针“这三种发明已经在世界范围内把事物的全部面貌和情况都改变了:
第一种是在学术方面,
第二种是在战事方面,
第三种是在航行方面;并由此又引起难以数计的变化来:竟至任何教派、任何帝国、任何星辰对人类事务的影响都无过于这些机械性的发现了.”
马克思评论:“火药、指南针、印刷术——这是预告资产阶级社会到来的三大发明.火药把骑士阶层炸得粉碎,指南针打开了世界市场并建立了殖民地,而印刷术则变成了新教的工具。
总的来说变成了科学复兴的手段,变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆.”虽然没有提到造纸术,但是正是它为印刷术的产生和推广提供了必要条件.
E. 机械传动领域的发明创造有哪些
古代中国在机械传动领域的发明创造更多,绳索传动、链传动、齿轮传动等都有着广泛的应用。图2-45所示的木棉纺车中,双脚交替踏动摆杆时,大绳轮转动,再由一绳带动三个小绳轮高速转动。三个小绳轮上各装一锭,纺线人手持棉条,即可在锭子上纺出线来。
图2-46是古代挖盐井时利用自制的传动系统使工作轻松、安全,牛拖动图中右侧竖立的转筒,转筒上的大绳通过中间轮缠绕在井口上方的滚筒上,整个系统恰是一部现代绞车。
图2-48记里鼓车我国古代的指南车、记里鼓车都应用了复杂的齿轮轮系如图2-47和图2-48所示,记里鼓车根据车轮走过的距离折算成转过的圈数,再通过齿轮传动比计算得出准确的里程,每走过一段距离击鼓一次。另外,我国在自动机构的发明创造领域,成绩也很突出。虽然史料中缺乏详细的记载,也没有绘图表示,但大多数采用了连杆机构和凸轮机构,这些自动机构主要用于捕捉动物或用于防止盗墓。记里鼓车、天文仪中也应用了自动机构。
F. 我国古代有哪些机械的发明
我国古代有很多机械发明:有奇特的指南车与计里鼓车;有实用的水运大纺车版与龙骨水权车;也有神秘的木牛流马与神火飞鸦。至于发明家与能工巧匠那就更多了。鲁班、马钧、杜诗、张衡、李春……他们各自做出了不可磨灭的创造。所有机械发明都可以说是力学原理的巧妙运用。当然,我们的祖先,并不都是先掌握了力学原理,然后用之于机械,他们往往只能根据自己的经验去设计,去创造,但这其中就不能不有力学知识在起着作用。
G. 中国古代机械发明创造史是什么
在中华民族五千年的文明史中,我国古代劳动人民在机械工程领域中的发明创造尤为突出。绝大部分的发明创造是源于生存、生活以及生产的需要,一些发明创造是战争的需要,还有一些发明创造是为了探索科学技术的需要。五十万年前,中国猿人学会了制作尖劈状石器。在我国的周口店古猿人遗址处,发现了60°~75°刃角的用作砍伐的石器。二十万年前,生活在我国四川资阳地区的古猿人学会了制作骨针、骨锥等骨器。一万五千年前,古人类学会了用骨、角、牙、蚌壳等制作形状复杂的器械,并学会了磨制技术。五千年前,古人类进入新石器时代。在西安的半坡遗址中,发现了大量制造技术较高的各种重要的骨器。四千年前,古人类发现了金属,并学会了冶炼技术。我国进入了金属时代。不久,又发明了由铜锡合金组成的青铜器。金属器械逐步取代了石制和骨制器械。两千年前,又发现了铁金属,并掌握了冶炼技术和制造技术。早在春秋时代我国就已进入了铁器时代。各种复杂的工具和简单机械相继发明出来,机械工程在我国迅速发展。
从我国古代发明创造的演变过程,可以知道:任何一种机械的发明都经历了由粗到精、逐步完善与发展的过程。例如,加工谷粒的机械(图2-2),最初是把谷粒放在一块大石上,用手拿一块较小的石块往复搓动,再吹去糠皮以得到米;第二步发明了杵臼;第三步发明了脚踏碓,利用人体的一部分重力工作;第四步发明了利用人力和畜力工作的磨和碾;第五步发明了利用风力和水力工作的磨和碾,这不但实现了连续的工作,节省了人力,提高了效率,而且学会了使用自然力,完成了由工具到机械的演变过程。
图2-2加工谷粒工具的演变在兵器领域中,由弹弓发展为弓箭,又发展为弩箭;发明火药后,由人力的弓箭发展为火箭,直到发展为皱形的飞弹和皱形的两级火箭。这些在我国古代战争中,有大量的实战记载。
我国古代的机械发明、使用与发展,远远领先于世界水平。但由于长期的封建统治,限制了生产力和科学技术的发展。最近四五百年中,我国在机械工程领域的发展已落后于西方强国。新中国成立后,在短短的十几年里,我国人民把只能做小量修理和装配工作的机械工业发展为能够生产汽车、火车、轮船、金属切削机床、大型发电机等许多机械设备的机械工业,特别是改革开放以来,机械工业的发展更为迅速,与发达国家的差距正在缩小,有些产品已领先世界水平。
过去的几千年中,中华民族在机械工程领域中的发明创造有着极其辉煌的成就。不但发明的数量多,质量也高,发明的时间也早。我们过去的历史是光荣的。为使中华民族再度辉煌,我们的任务也是艰巨的。在过去的年代里,机械的发明与使用繁荣了人类社会,促进了人类文明的发展。在高科技迅速发展的今天,机械的种类更加繁多,性能更加先进。机械手,机器人,机、光、电、液一体化的智能型机械,办公自动化机械等大量先进的、科技含量高的机械正在改变人类的生活与工作。希望有志于机械工程专业的青年,继承我们祖先的光荣传统,发明创造出更多、更好的新机械,为把我国建设成一个伟大的社会主义强国而奋斗。
除了众所周知的造纸术、印刷术、指南针、火药这四大发明之外,中国古代在机械工程领域的发明与创造也是非常辉煌的。由于古代中国长期处于封建社会状态,科学技术的发展比较缓慢。秦汉以前,对各种发明创造比较重视,这期间的成果较多。据《周礼考工》记载:智者创物,巧者述之,守之世,谓之工,百工之事皆圣人之作也。但也有不同意见。《老子》上说:民多利器,国家滋昏。人多技巧,奇物滋起。绝巧弃利,盗贼无有。自秦汉以后,除对农业生产有利的发明创造之外,其他发明一般都会受到轻视,甚至因发明创造而获罪。据《明史》卷二十五记载:明太祖平元,司天监进水晶刻漏,中设二木偶人,能按时自击铮鼓。太祖以其无益而碎之。由于统治者的偏见,极大影响了古代劳动人民创造能力的发展。
另外,我国古代不重视对所发明器械的绘图工作,有不少发明创造因为没有绘图的帮助,很难看明白。而真正有所发明创造的人或自己不会用文字记载,或由于社会的不重视而没有记载,这些都影响了我国古代科学技术的进步。尽管如此,我国古代的科学技术仍然领先于世界,无愧于一个伟大的文明古国的称号。以下对我国在各时期的典型发明进行简要说明。
H. 中国古代都有哪些先进的机械技术
水运仪象台
为北宋元祐三年(1088)苏颂、韩公廉等人所制。他们于绍圣(1094~1097)初年著《新仪象法要》,载有总图和部件图多幅。这台水运仪象台高三丈五尺余, 宽二丈一尺,是一座上狭下广的木建筑。台的下层有提水装置,由人力推动河车,带动升水上轮和下轮(筒车),将水提到天河(受水槽),注入天池(蓄水池)。台中平水壶保持水位恒定,并通过一定截面的水管向枢轮(水轮)上的受水壶流泄恒定流量的水,推动枢轮。枢轮通过传动齿轮带动昼夜机轮、浑象和浑仪。
中国有五千年以上的文明史。勤劳智慧的中国人民,在广袤丰饶的中华大地上,创造了灿烂辉煌的古代科技文化。闻名于世的四大发明、天文历算、中医中药、农林桑茶、丝绸织染、陶瓷漆器、矿冶铸造、水得地学、建筑工程和造船航海,推动了人类文明的进步,充实了世界科技的宝库。在实施科都兴国的今天,我们要继承和发扬中国古代科技文化的优秀传统,实现中华民族的伟大复兴!