古代机械设备的发展简介

闫晓彤 王悦 钱锦

摘 要：古代机械的发展与古代文明的发展密切相关，其在世界的传播与交流也是与文化的传播分不开的。本文介绍了机械的发展和古代机械的分类。

关键词：古代机械；中国；埃及；欧洲；机构

古代机械的发展与人类文明的发展同步。在铜器时代，世界上的铜铸造业集中在埃及和西亚、中国、欧洲三个地区。这些地区就成为人类古代文明发展的中心，古代机械方面的发明和创造也主要集中在这三个地区。

古代机械的发明几乎涉及人类生活的所有领域。机械的文明首先是为了人类的衣食住行：农耕、谷物的磨碎、灌溉、纺织、车与舟。

简单机械：众所周知，滑轮、杠杆、轮轴、斜面、螺旋和尖劈被称为是六种简单机械。它是古代人类从使用工具的实践中总结出来的，也是后来机械发展的根基。“简单机械”一词即源于阿基米德。他定义的简单机械只包括杠杆、滑轮和螺旋三种，他还揭示了杠杆中的机械增益。后来，公元1世纪出生于亚历山大城的古希腊哲学家希罗在简单机械中又加入了轮轴和劈，在其著作《力学》中描述了5种简单机械的制作和应用。在简单机械中加入斜面，是后来文艺复兴时期的事。但实际上，劈、螺旋都是斜面的变形，将斜面缠绕在圆筒上就成为了螺旋。

冶炼设备：公元前1500年在欧洲，公元前900年在中国都出现了冶铸用的鼓风器。

舟与车：最早的舟是独木舟。公元前3500——前3000年在埃及，出现了帆船、锚和最早的轮子。几百年后，美索不达米亚人把轮子安装在轴上——这就是车辆的诞生。中国特殊车辆的发明是全世界的古代机械研究专家都极为感兴趣的话题。

农业机械：公元前3500年左右，中国和埃及都出现了原始犁。公元前15——前14世纪，欧洲人使用了杠杆式压榨机来压榨葡萄和橄榄。大体同时，埃及出现最早的原始磨房，进行谷物的粉碎并使用了水车；美索不达米亚出现原始的播种工具。

纺织机械：公元前5500年，美索不达米亚人就开始纺线了。公元前4400年，埃及已经使用粗糙的织布机来织造亚麻布。中国在秦汉时期出现了手摇纺车，在新石器时代出现原始的织布机——腰机。商周时代已有固定机架的织机。战国时期出现了一种脚踏提综斜织机，经考证是当时世界上最先进的织布机。明清时期的大提花织机达到手工织机时代的顶峰。秦汉时期，手摇和脚踏的缫丝机已在民间广泛使用。

计时器与天文仪器：1900年在古希腊安提基特拉岛附近的古代沉船里发现了预测天体位置的太阳系仪安提基特拉机构。11世纪末，北宋的天文学家苏颂等人用7年时间制作了“水运仪象台”，是集观测天象、演示天象、计量时间和报告时刻的机械装置于一体的综合性观测仪器。

运输机械：从公元前8——前5世纪开始，古希腊就出现了原始的起重机。

兵器：在所有人类文明的发源地，最早发展起来的武器就是“冷兵器”：刀剑、弓弩、矛和盾等。能够算得上是机械的有：战车、发石车、连弩等。中国在春秋时期出现了弩。三国时期出现了一弩十矢的连弩、引燃火箭等。中国发明了具有划时代意义的火药，是兵器领域发生的革命性变革。

礼仪与娱乐性机械：古希腊学者希罗曾研制了多种用于宗教礼仪或纯娱乐性的机械装置。例如神殿大门启闭机构、简单的蒸汽涡轮，可以被看作蒸汽轮机的鼻祖。三国时期的马钧巧妙地利用水力和各种机构和机械传动研制了“水转百戏”。

各种机构与传动：中国在战国与西汉之交出现了金属齿轮；东汉时期已使用棘轮和人字齿轮。蜗杆传动是从古代简单机械之一的螺旋演化而来。苏颂在水运仪象台中使用了世界上最早的链传动。1206年库尔德族学者雅扎里的文献中最早描述了凸轮机构。东汉的脚踏纺车上采用了曲柄摇杆机构。雅扎里首次应用了曲柄滑块机构，他还使用了擒纵机构和齿扇。1430年，德国的工匠首先使用了飞轮来使旋转更平稳。

古代机械的发展，可以说埃及和西亚起步最早，而中国的贡献最大。

参考文献

[1]张策《机械工程史》清华大学出版社