中國機械簡史

中國機械簡史

來自專欄智能製造4 人贊了文章中國是世界上機械發展最早的國家之一。中國的機械工程技術不但歷史悠久，而且成就十分輝煌，不僅對中國的物質文化和社會經濟的發展起到了重要的促進作用，而且對世界技術文明的進步做出了重大貢獻。 中國機械發展史可分為六個時期：①形成和積累時期，從遠古到西周時期。②迅速發展和成熟時期，從春秋時期到東漢末年。⑧全面發展和鼎盛時期，從三國時期到元代中期。④緩慢發展時期，從元代後期到清代中期。⑤轉變時期，從清代中後期到解放前的發展時期。⑥復興時期，解放後的發展時期。每個時期又可分為不同的發展階段。

（一） 傳統機械的形成和積累時期

這一時期是中國機械發展的第一個時期，石器的使用標誌著這一時期的開始。這是一個十分漫長的時期，經歷了三個發展階段。

第一個階段相當於舊石器時代。這一階段的工具主要用石料和木料製作，同時也有一些骨制工具。在工藝方面以石器打制工藝為主，主要是經過敲擊和初步修整使石塊成石器。這一階段後期出現了磨製的石器，使工具的形狀趨於合理。當時的石器工具的種類有砍砸器、刮削器、石錘、尖狀器、石球、石矛和石鏃等，這時出現的其他材料的工具有木捧和磨製的骨針等。弓箭的出現表明這時的機械技術已有了一定的水平。

第二個階段相當於新石器時代。這一階段在石器製造方面以磨製工藝為主，同時對石器的製造有了一套完整的工藝過程。對石器的選擇、切割、磨製和鑽孔等都有了一定的要求。這一階段出現了大量的生產工具、如錛、斧、鏟、鑿、磨盤、磨棒、杵臼、鑽、網墜、紡輪、犁、刀、鋤、耘田器等。工具的種類不但有所增加，而且出現了不少專用工具。這時還出現了原始紡織機、制陶轉輪等較複雜的機械，反映了這一階段機械的發展水平有了顯著的提高。

第三個階段大約從新石器時代末期到西周時期。從動力方面看，這一階段已經開始使用畜力和風力作為原動力。古車和風帆的出現標誌著新的動力出現。商代已經開始用牛來耕地。這一階段已廣泛使用犁來耕地。農業機械的種類更多，還出現了桔槔、轆轤等複合機械工具。在舊石器時代就已出現銅器，但沒有大量使用。商代青銅工具和器械開始得到較廣泛的應用，到西周時期，青銅冶鑄技術達到了高潮。青銅器的出現標誌著一種新的機械技術和製造工藝的誕生。青銅冶鑄工藝在這一階段經歷了由低級到高級逐漸成熟的過程。從使用單面范和雙面范製作小件器物，發展到用多塊范、芯組成的複合范製作大型器件。商中期已廣泛使用分鑄法等先進工藝。這一階段後期，陶范熔鑄技術得到了進一步的發展。

總的來看，這一時期在動力方面由只利用人力發展為人力、畜力等並用。在材料方面由以石質材料為主發展為以木、銅質材料為主。在結構方面由簡單工具發展為複合工具和較為複雜的機械。在原理方面從槓桿、尖劈等原理的利用發展為對慣性、摩擦、彈性和重力等原理的利用。在製造工藝方面經歷了由石器製造工藝向銅器和其他機械工藝的轉變。這些情況說明在這一時期中國傳統機械技術已經形成並有了一定的發展。

(二) 傳統機械的迅速發展和成熟時期

從春秋時期開始，我國傳統機械的發展進入了一個新的時期。這一時期鐵器開始得到使用，使古代機械在材料方面取得了重大突破。鋼鐵技術的產生和發展為製造高效生產工具提供了條件。隨著鋼鐵技術的產生、鑄造、鍛造和柔化處理等機械熱加工技術在這一時期得到了迅速發展。從春秋時期開始，就已用生鐵來鑄造多種機械，特別是農業機械。這一時期鍛造工藝有了新的發展，許多工具都是用鍛造方法製成的。戰國早期就已出現鑄鐵柔化處理技術，到東漢末期，大多數鑄造的機械工具都經過了柔化處理。

在動力方面，這一時期除使用前面的動力外，開始利用水力為機械的原動力，出現了一些水力機械。在結構原理方面也有新的突破。在不少機械上出現了齒輪機構、凸輪機構和曲柄連桿機構等複雜的傳動機構。水排、水碓、指南車以及渾天儀、地動儀等機械的出現反映了這一時期的機械在結構原理方面已經達到了相當高的水平。

這一時期的農業機械發展很快，出現了三腳樓這樣的重要播種機械。還發明了高效糧食加工機械—風扇車。磨、碓等穀物加工機械都已出現，並有了很大的發展。東漢時期還出現了用了齒輪傳動的連磨和用水力推動的槽碓和水碓。西漢時期已有犁壁出現，到東漢時期犁的結構已經基本定型。在紡織機械方面出現了手搖紡車、布機和提花機等重要機械。這一時期的造船技術已比較發達，櫓、舵、帆等部件逐漸完善了起來，並且能夠製造大型的樓船和戰船。

在這一時期，生產過程中的機械系統有了很大的變化。許多機械已用自然力代替人力作為原動力。對機械的操作開始由直接操作向間接操作轉變。動力和運動的傳輸開始由機械本身來完成。對機械的控制開始由人的直接控制向間接控制發展。水排、水碓和馬排等機械具備了機器的基本組成要素，都已具有原動機、傳動機構和工作機構三個組成部分。機器的出現反映了機械系統的發展達到了很高的程度。

在這一時期，我國的機械技術迅速發展，傳統的鑄造、鍛造、柔化處理技術不斷提高，逐漸趨於成熟。各種農業機械大都出現並大致定型。造船、紡織機械技術已達到成熟階段。從動力、材料、工藝和結構原理等多方面看，我國傳統機械已發展到成熟階段。

(三) 傳統機械的全面發展和鼎盛時期

從三國時期到元代中期是中國機械發展的第三個時期。與前兩個時期相比其主要特點是機械的總體技術水平有了極大的提高，古代機械得到了全面發展。這一時期經過了兩個發展階段。

第一階段為三國到隋唐五代時期，是傳統機械持續發展時期。這一階段在工藝方面有較大進步。鍛造農具開始在農具中古主導地位。鑄造技術有了新的發展，出現了一些大型鑄件。水力機械在這一階段得到了進一步發展，兩晉時期出現了自動磨車、舂車、水碾等水力機械。東漢時期發明的提水翻車得到了改進和推廣。同時還發明了高轉筒車等灌溉工具。唐代耕犁的結構有新的改進，出現了可以轉動的犁槃裝置。這一階段的造船技術有了新的發展，發明了明輪船。此外，在兵器、紡織機械和天文儀器等方面也有新的發展。

第二個階段是宋元時期，這是中國傳統機械發展的高峰時期。這一階段，在農業機械方面有很大的進步。宋代出現了鍛制的犁刀裝置，還較廣泛採用了鐵搭，踏犁等新式農具。各種水力機械得到了更廣泛的利用。這一階段出現了論述農業機械的專著。宋代曾之謹的《農器譜》 (已失傳)對農具的形制進行了專門論述。元代王禎《農書》中的「農器圖譜」部分對當時的農業機械和許多生產工具進行了詳細的說明和論述。「農器圖譜」為以後對農業機械和生產工具的研究和記述打下了基礎。在這一階段，紡織機械有新的發展。王禎《農書》中記述的水力大紡車，腳踏棉紡車等紡織機械反映了當時紡織機械的水平達到了很高的程度。兵器製造技術在這一階段發展很快，出現了管形火器和噴射火箭等新式武器。在宋代、許多新型船紛紛出現，造船技術趨於鼎盛。特別應指出的是，這一階段在天文儀器方面取得了重大突破，出現了蓮花漏法、太平渾儀、假天儀、水運儀象台和簡儀等重要儀器和裝置。我國傳統的天文儀器這時已發展到高峰階段。這一階段還有一些重大的發明，如出現了活字印刷術和雙作用活塞風箱，還發明了冷鍛和冷拔工藝。

在第三個時期，我國出現了許多傑出的機械製造家，如馬鈞、祖沖之，李皋、張思訓、燕肅、蘇頌、郭守敬和王禎等，為傳統機械的發展作出了重要貢獻。這十時期的機械不但種類多，而且水平高、創造性強。中國在機械加工、農業機械、紡織機械；造船和儀器製造等多方面都走在了世界的前列。不少機械傳到了國外，對世界科學技術的發展產生了一定的影響。這時期是傳統機械全面發展和鼎盛時期，也是中國機械史上的繁榮時期。

(四)傳統機械的緩慢發展時期

從元代後期到清代中期是中國機械發展的第四個時期。這一時期也可分為兩個階段。

第一階段從元代後期到清代初期。這一階段，傳統機械仍有一定的發展。明代在冷鍛和冷拔工藝方面有新的進展，《天工開物》中記載了製造鋸的冷鍛方法和製造鋼針的冷拔方法。在這一階段，還出現了許多高水平的鍛製品，表明這時的鍛造技術仍有很大的發展。在熱處理方面，明代出現了「冷待淬火」工藝，並且對淬火工藝的功能有了較深刻的認識。兵器製造技術在這一階段發展很快，出現了大量的兵器，還出現了《火龍經》、《火龍神器陣法》等兵器專著。在造船方面也有很大進展，沙船的製造技術達到了很高水平。此外，這時還發明了重要的計時器—沙漏。

這一階段正是西方文藝復興時期。西方各國先後發生了資產階級文化運動，科學技術迅速發展，在這一階段已經趕上和超過了中國。西方的機械科技水平也有了很大的提高。就機械方面來看，我國並不十分落後，但在發展速度上已明顯低於西方。這一階段後期，西方傳教土來到中國帶來了西方的科學技術。這時也傳入了一些機械儀器和裝置，出現了《遠西奇器圖說》等機械方面的譯著。就傳入的機械科技來看，其水平已經趕上了中國，有些機械的水平超過了中國。

從十八世紀初到十九世紀四十年代為第二個階段。這一階段清朝政府採取了閉關自守的政策，中斷了與西方的科技交流。同時，由於封建專制的加強，中國資本主義萌芽的發展受到了極大的限制。中國機械的發展停滯不前，在這一百多年內沒有出現多少價值重大的發明。而這時正是西方資產階級政治革命和產業革命時期，機械科學技術飛速發展，遠遠超過了中國的水平。這樣，中國機械的發展水平與西方的差距急劇拉大，到十九世紀中期已經落後西方一百多年。

(五)中國機械發展的轉變時期

從十九世紀四十年代到本世紀四十年代末是中國機械發展的第五今時期。一八四○年的鴉片戰爭打開了中國閉關自守的大門，西方近代機械科學技術開始大量傳入中國，使中國機械的發展進入了向近代機械轉變的時期。

鴉片戰爭前後，面對列強的侵略和國家民族的危亡，一些有識之土認識到了中國科學技術的落後，感到非學西方先進的科學技術不可。他們開始把西方的科技介紹到國內。在機械方面，出現了《演炮圖說輯要》、《火輪圖說》等介紹西方兵器製造、輪船和蒸汽機知識的論著。鴉片戰爭的失敗使統治階級內部不少人物體會到了先進技術的作用，他們出面倡導學習西方科學技術、引進先進的機器生產，興起了洋務運動。在這期間，先後創辦了一批軍事工業和民用工業，大量引進了西方的機械設備和工藝。帝國主義在中國的商品輸入和資本輸入在這時也不斷加強，不但輸入了大量的機械產品，而且投資建立了不少機器工廠。此外，這時還先後翻譯過不少西方機械科技書籍，近代機械科技知識也不斷傳入中國。到十九世紀後期，機器生產在中國迅速發展，蒸汽機得到了廣泛應用。西方的鍛造、鑄造和各種切削加工技術相繼傳入。同時，我國自己也開始了一些機械的研製工作。如1862午研製出第十台蒸汽機，1865年製造了第一艘汽船。十九世紀後期，民族資產階級已經興起，建立了一批機械工廠，對中國機械的發展起了重要作用。

十九世紀後期到二十世紀初期，我國興起了工程教育。不但翻譯了不少機械書籍，而且有了自己編寫的機械工程著作。派出的留學生中有專攻機械工程的。

二十世紀以來，中國機械進一步得到發展。在引進國外機械的同時，也能自制不少類型的機械產品。到本世紀三、四十年代，我國自行生產的產品種類有了較大的增加。在原動機方面能夠生產蒸汽機、柴油機等。在工作機方面能生產刨床，銑床，旋床等。在農機方面可以生產碾米機、麵粉機和灌溉泵等。此外還能生產化工、紡織、礦山、印刷等方面的不少機械設備。[2]這時的機械工程教育有了新的發展，許多院校設有機械工程系或專業。我國逐漸有了自己的機械工程技術人員。

這一時期中國機械的發展速度還是比較快的。但是，這時的中國機械生產帶有半封建半殖民地的特徵，對帝國主義有很大的依賴性。中國民族資產階級經濟力量十分薄弱，所辦企業沒有形成獨立的機械工業體系。中國的機械工業主要還是修理性質的。

(六)中國機械發展的復興時期

一九四九年新中國建立後，中國機械的發展進入了新的時期。新的社會制度的建立推動了機械科學技術的向前發展。我國不但很快能夠自行設計和製造飛機、汽車、輪船，機車等現代機械，而且改變了舊中國以修配為主的狀態，建立了門類比較齊全、具有一定規模的機械工業體系。機械工業部門具備了研製和生產重型、大型機械以及精密產品和成套設備的能力。全國基礎工業部門的設備絕大多數都是我國自行製造的，為電力部門提供了許多大型設備，改變了重型機械一片空白的面貌。為石油工業提供了3200米、4500米鑽機和相應的其他設備。為交通運輸部門提供了82個品種的汽車和200多種專用改裝車。為全國各行業提供了130多種高精度機床和40多種數控機床。為建設項目和科學研究提供了成套的自動檢測和控制裝置。

我國的機械科技的研究水平有了很大的提高。建國後建立了機械科學研究院，電器科學研究院等科研機構，並陸續建立了機床、工具，通用機械、儀錶，電氣傳動，汽車、軸承、內燃機等一系列專業研究設計機構。現有六百多個科研院所。建國以來出現了許多科研成果，解決了不少機械工業中的重大科技問題。如在鋼管軋制理論和製造技術方面取得了重大成果。中國機械科技水平與發達國家差距正在縮小。另外，機械工程教育在這廣時期得到了迅速發展，我國自己養培了大批的機械工程專業人才。

近三十年來，世界上科學技術發展速度很快。發達國家的機械科技發展速度都在加快。出現了機械產品大型化，精密化、自動化和成套化的趨勢。比較而言，我國的產品還比較落後，達到七十年代或八十年代初期水平的不過百分之十左右，處於世界領先地位的則更少。這是多種複雜的因素造成的，特別是十年動亂使機械工業和科技的發展受到了嚴重的干擾和破壞。粉碎「四人幫」後，特別是十一屆三中全會以來，國家在機械工業方面採取了正確的方針政策，機械工業和機械科技的發展重新走上正軌。

總的來說，這一時期中國機械科學技術的成就是巨大的，發展速度之快，水平之高也是前所未有的。這一時期還沒有結束，我國的機械科學技術還將向更高的水平發展。只要我們能夠採取正確的方針、政策、用好科技發．展規律，我國的機械工業和機械科技一定能夠振興，這一時期成為中國機械的復興時期。
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