閆曉彤 王悅 錢(qián)錦

摘 要：古代機(jī)械的發(fā)展與古代文明的發(fā)展密切相關(guān)，其在世界的傳播與交流也是與文化的傳播分不開(kāi)的。本文介紹了機(jī)械的發(fā)展和古代機(jī)械的分類。

關(guān)鍵詞：古代機(jī)械；中國(guó)；埃及；歐洲；機(jī)構(gòu)

古代機(jī)械的發(fā)展與人類文明的發(fā)展同步。在銅器時(shí)代，世界上的銅鑄造業(yè)集中在埃及和西亞、中國(guó)、歐洲三個(gè)地區(qū)。這些地區(qū)就成為人類古代文明發(fā)展的中心，古代機(jī)械方面的發(fā)明和創(chuàng)造也主要集中在這三個(gè)地區(qū)。

古代機(jī)械的發(fā)明幾乎涉及人類生活的所有領(lǐng)域。機(jī)械的文明首先是為了人類的衣食住行：農(nóng)耕、谷物的磨碎、灌溉、紡織、車(chē)與舟。

簡(jiǎn)單機(jī)械：眾所周知，滑輪、杠桿、輪軸、斜面、螺旋和尖劈被稱為是六種簡(jiǎn)單機(jī)械。它是古代人類從使用工具的實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的，也是后來(lái)機(jī)械發(fā)展的根基?！昂?jiǎn)單機(jī)械”一詞即源于阿基米德。他定義的簡(jiǎn)單機(jī)械只包括杠桿、滑輪和螺旋三種，他還揭示了杠桿中的機(jī)械增益。后來(lái)，公元1世紀(jì)出生于亞歷山大城的古希臘哲學(xué)家希羅在簡(jiǎn)單機(jī)械中又加入了輪軸和劈，在其著作《力學(xué)》中描述了5種簡(jiǎn)單機(jī)械的制作和應(yīng)用。在簡(jiǎn)單機(jī)械中加入斜面，是后來(lái)文藝復(fù)興時(shí)期的事。但實(shí)際上，劈、螺旋都是斜面的變形，將斜面纏繞在圓筒上就成為了螺旋。

冶煉設(shè)備：公元前1500年在歐洲，公元前900年在中國(guó)都出現(xiàn)了冶鑄用的鼓風(fēng)器。

舟與車(chē)：最早的舟是獨(dú)木舟。公元前3500——前3000年在埃及，出現(xiàn)了帆船、錨和最早的輪子。幾百年后，美索不達(dá)米亞人把輪子安裝在軸上——這就是車(chē)輛的誕生。中國(guó)特殊車(chē)輛的發(fā)明是全世界的古代機(jī)械研究專家都極為感興趣的話題。

農(nóng)業(yè)機(jī)械：公元前3500年左右，中國(guó)和埃及都出現(xiàn)了原始犁。公元前15——前14世紀(jì)，歐洲人使用了杠桿式壓榨機(jī)來(lái)壓榨葡萄和橄欖。大體同時(shí)，埃及出現(xiàn)最早的原始磨房，進(jìn)行谷物的粉碎并使用了水車(chē)；美索不達(dá)米亞出現(xiàn)原始的播種工具。

紡織機(jī)械：公元前5500年，美索不達(dá)米亞人就開(kāi)始紡線了。公元前4400年，埃及已經(jīng)使用粗糙的織布機(jī)來(lái)織造亞麻布。中國(guó)在秦漢時(shí)期出現(xiàn)了手搖紡車(chē)，在新石器時(shí)代出現(xiàn)原始的織布機(jī)——腰機(jī)。商周時(shí)代已有固定機(jī)架的織機(jī)。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期出現(xiàn)了一種腳踏提綜斜織機(jī)，經(jīng)考證是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的織布機(jī)。明清時(shí)期的大提花織機(jī)達(dá)到手工織機(jī)時(shí)代的頂峰。秦漢時(shí)期，手搖和腳踏的繅絲機(jī)已在民間廣泛使用。

計(jì)時(shí)器與天文儀器：1900年在古希臘安提基特拉島附近的古代沉船里發(fā)現(xiàn)了預(yù)測(cè)天體位置的太陽(yáng)系儀安提基特拉機(jī)構(gòu)。11世紀(jì)末，北宋的天文學(xué)家蘇頌等人用7年時(shí)間制作了“水運(yùn)儀象臺(tái)”，是集觀測(cè)天象、演示天象、計(jì)量時(shí)間和報(bào)告時(shí)刻的機(jī)械裝置于一體的綜合性觀測(cè)儀器。

運(yùn)輸機(jī)械：從公元前8——前5世紀(jì)開(kāi)始，古希臘就出現(xiàn)了原始的起重機(jī)。

兵器：在所有人類文明的發(fā)源地，最早發(fā)展起來(lái)的武器就是“冷兵器”：刀劍、弓弩、矛和盾等。能夠算得上是機(jī)械的有：戰(zhàn)車(chē)、發(fā)石車(chē)、連弩等。中國(guó)在春秋時(shí)期出現(xiàn)了弩。三國(guó)時(shí)期出現(xiàn)了一弩十矢的連弩、引燃火箭等。中國(guó)發(fā)明了具有劃時(shí)代意義的火藥，是兵器領(lǐng)域發(fā)生的革命性變革。

禮儀與娛樂(lè)性機(jī)械：古希臘學(xué)者希羅曾研制了多種用于宗教禮儀或純娛樂(lè)性的機(jī)械裝置。例如神殿大門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)、簡(jiǎn)單的蒸汽渦輪，可以被看作蒸汽輪機(jī)的鼻祖。三國(guó)時(shí)期的馬鈞巧妙地利用水力和各種機(jī)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)研制了“水轉(zhuǎn)百戲”。

各種機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)：中國(guó)在戰(zhàn)國(guó)與西漢之交出現(xiàn)了金屬齒輪；東漢時(shí)期已使用棘輪和人字齒輪。蝸桿傳動(dòng)是從古代簡(jiǎn)單機(jī)械之一的螺旋演化而來(lái)。蘇頌在水運(yùn)儀象臺(tái)中使用了世界上最早的鏈傳動(dòng)。1206年庫(kù)爾德族學(xué)者雅扎里的文獻(xiàn)中最早描述了凸輪機(jī)構(gòu)。東漢的腳踏紡車(chē)上采用了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。雅扎里首次應(yīng)用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，他還使用了擒縱機(jī)構(gòu)和齒扇。1430年，德國(guó)的工匠首先使用了飛輪來(lái)使旋轉(zhuǎn)更平穩(wěn)。

古代機(jī)械的發(fā)展，可以說(shuō)埃及和西亞起步最早，而中國(guó)的貢獻(xiàn)最大。

參考文獻(xiàn)

[1]張策《機(jī)械工程史》清華大學(xué)出版社