农机具发明 古代机械发展历程:从夏至春秋战国到秦至南北朝的演变?

宁波市海曙区图书馆

​古代机械(四千多年前~184年)

夏至春秋战国时期,这一时期标志着我国历史发展的快速阶段——大约四千多年前至公元前184年。

在运输和起重领域,最初出现的是桔棒,随后在西周时期,滑轮和辘轳相继问世;进入战国时期,绞车也加入了这一行列。这些原始的起重工具,在古代成功解决了重物的提升问题。春秋战国时期,人们将棺木悬挂于悬崖之上,此举带有浓厚的神秘气息。夏代时期,已出现了水准较高的战车,这一发明推动了车辆的发展。古车的出现,标志着这一时代的到来。

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绞车

在诸多领域,诸如战斗中的抛石机、狩猎时的炮械,用于侦查的巢车,以及农业灌溉用的桔梅等工具均已问世。同时,四大发明之一的指南针也在这一时期应运而生。

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抛石机

2.成熟时期——秦至南北朝时期(前221~589年)

秦汉时期,我国古代机械技术已经达到了相当成熟的阶段,并在世界各国中处于领先地位。在这一时期,特别是在动力(如弹力、畜力、风力、水力等)的运用以及机械结构的创新方面,取得了显著的成就。

在运输机械领域,秦陵出土的铜车马以其繁复的结构和非凡的气势享誉国内外,被誉为我国古代交通技术发展史上的一个伟大成就。在水上运输方面,当时已能建造起宏伟的楼船,其船舱甚至可达四层之高。

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秦陵铜车

在西汉末年,人们已经发明了利用扇轮旋转制造定向气流以清洁粮食的风扇车,并且掌握了运用脚踩碓、牲畜拉动的碓和水力驱动的碓来加工粮食的技术。在嵇含的《八磨赋》一书中,还详细描述了一种巧妙且独特的连转磨,该磨由一头牛牵引,八磨同时运转。

日常使用的机械之中,西汉时期的被中香炉结构尤为复杂且设计精巧,其运作原理是“机环”环绕四周进行转动,但整体始终保持平稳。这里的“机环”运作机制与现代化陀螺仪中的万向支架相仿。齿轮作为机械的基本组成部分,其在机械传动中扮演着至关重要的角色,齿轮传动方式更是机械传动中最为关键的一种。自西汉初期至元朝末年明朝初期,我国古代学者在齿轮传动系统的研究及运用方面取得了显著成就,同时创造出了众多精密且复杂的古代机械装置,其中最为显著的代表作便是指南车。

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指南车

指南车通过机械传动实现方向指引的功能。这一发明体现了中国古代机械制造业的巅峰水平。

在古代机械技术不断进步的阶段——即隋、唐、宋、元时期(时间跨度为581年至1368年)。

隋唐宋元时代,我国经济与科技达到了空前的高度,这一时期,我国古代机械工程技术同样迎来了新的发展巅峰,其技术水准持续位居世界前列,并催生了一系列令人瞩目的创新成果。在这些成果中永川行政服务中心,天文观测仪器、时间测量设备、军事武器,以及机械制造与金属铸造技术等领域尤为显著。

机械加工技术方面,据考古发现,西安出土的唐代晚期(大约在8世纪末)的银盒,其内孔与外圆保持了极高的同轴度,子母口之间衔接紧密,刀痕细腻,加工的精度极高。据此推断,我国在8世纪末期之前,就已经拥有了原始的金属切削工具。

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银盒

苏烦,宋代人,他广泛采纳各家学说,并配备了各种天文仪器,将这些设备集中在一台仪器中,成功设计并制造了水运仪象台。这一成就,是中国古代机械设计和制造领域自动控制技术取得的成功案例之一。

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水运仪象台

绍兴二年(1132年),陈规率先创造了火枪,这一发明在武器与火器的发展史上迈出了重要的一步。同时,宋代还涌现出了一种强大的绞车弩,需百余人共同拉弓,其射程可达千米以上,威力巨大。

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在铸造技术领域,唐宋时期诞生了巨型铸件,这表明当时的冶炼铸造技艺已经达到了一个新的高峰。目前留存下来的大型铸件,例如山东李云在大周广顺三年所铸的沧州铁狮子,便是这一成就的见证。

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沧州铁狮子

在古代机械发展的初期阶段——即明清时期,直至鸦片战争爆发之前(这一时期为1368年至1840年)。

在这一阶段,我国古代机械的发展并未显得迟缓,尽管某些领域曾迎来短暂的发展高峰,但整体而言,这一时期标志着我国在机械领域的领先地位已逐渐终结。

在造船航海领域,明朝时期的三宝太监郑和历经七次西洋远航农机具发明,指挥建造了当时全球规模最庞大的远洋舰队。他所乘坐的宝船长度达到44丈,宽度为18丈,装备了12张帆。

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宝船

在明天启元年,茅元仪所著的《武备志》中详细描述了一种名为“飞空沙筒”的火器,该武器的制作原理与一个简化的二级火箭相似。

在明代永乐时期,即1403年至1424年,我国在北京成功铸造了一座闻名遐迩的大型园钟——永乐大钟,它是古代铸造技术中的杰作,堪称当时最大的园钟。

在学术研究领域,明代涌现出了众多工程技术领域的杰出著作。其中,明代著名科学家宋应星所著的《天工开物》一书农机具发明,详细记录了我国从明中期至明末的农业和手工业生产技术以及科学发明。《天工开物》被誉为“17世纪的工艺百科全书”,在我国乃至全球科技史上都占据着举足轻重的地位。