古代機械設備的發展簡介

閆曉彤 王悅 錢錦

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

關鍵詞：古代機械；中國；埃及；歐洲；機構

古代機械的發展與人類文明的發展同步。在銅器時代，世界上的銅鑄造業集中在埃及和西亞、中國、歐洲三個地區。這些地區就成為人類古代文明發展的中心，古代機械方面的發明和創造也主要集中在這三個地區。

古代機械的發明幾乎涉及人類生活的所有領域。機械的文明首先是為了人類的衣食住行：農耕、谷物的磨碎、灌溉、紡織、車與舟。

簡單機械：眾所周知，滑輪、杠桿、輪軸、斜面、螺旋和尖劈被稱為是六種簡單機械。它是古代人類從使用工具的實踐中總結出來的，也是后來機械發展的根基。“簡單機械”一詞即源于阿基米德。他定義的簡單機械只包括杠桿、滑輪和螺旋三種，他還揭示了杠桿中的機械增益。后來，公元1世紀出生于亞歷山大城的古希臘哲學家希羅在簡單機械中又加入了輪軸和劈，在其著作《力學》中描述了5種簡單機械的制作和應用。在簡單機械中加入斜面，是后來文藝復興時期的事。但實際上，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。

冶煉設備：公元前1500年在歐洲，公元前900年在中國都出現了冶鑄用的鼓風器。

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

農業機械：公元前3500年左右，中國和埃及都出現了原始犁。公元前15——前14世紀，歐洲人使用了杠桿式壓榨機來壓榨葡萄和橄欖。大體同時，埃及出現最早的原始磨房，進行谷物的粉碎并使用了水車；美索不達米亞出現原始的播種工具。

紡織機械：公元前5500年，美索不達米亞人就開始紡線了。公元前4400年，埃及已經使用粗糙的織布機來織造亞麻布。中國在秦漢時期出現了手搖紡車，在新石器時代出現原始的織布機——腰機。商周時代已有固定機架的織機。戰國時期出現了一種腳踏提綜斜織機，經考證是當時世界上最先進的織布機。明清時期的大提花織機達到手工織機時代的頂峰。秦漢時期，手搖和腳踏的繅絲機已在民間廣泛使用。

計時器與天文儀器：1900年在古希臘安提基特拉島附近的古代沉船里發現了預測天體位置的太陽系儀安提基特拉機構。11世紀末，北宋的天文學家蘇頌等人用7年時間制作了“水運儀象臺”，是集觀測天象、演示天象、計量時間和報告時刻的機械裝置于一體的綜合性觀測儀器。

運輸機械：從公元前8——前5世紀開始，古希臘就出現了原始的起重機。

兵器：在所有人類文明的發源地，最早發展起來的武器就是“冷兵器”：刀劍、弓弩、矛和盾等。能夠算得上是機械的有：戰車、發石車、連弩等。中國在春秋時期出現了弩。三國時期出現了一弩十矢的連弩、引燃火箭等。中國發明了具有劃時代意義的火藥，是兵器領域發生的革命性變革。

禮儀與娛樂性機械：古希臘學者希羅曾研制了多種用于宗教禮儀或純娛樂性的機械裝置。例如神殿大門啟閉機構、簡單的蒸汽渦輪，可以被看作蒸汽輪機的鼻祖。三國時期的馬鈞巧妙地利用水力和各種機構和機械傳動研制了“水轉百戲”。

各種機構與傳動：中國在戰國與西漢之交出現了金屬齒輪；東漢時期已使用棘輪和人字齒輪。蝸桿傳動是從古代簡單機械之一的螺旋演化而來。蘇頌在水運儀象臺中使用了世界上最早的鏈傳動。1206年庫爾德族學者雅扎里的文獻中最早描述了凸輪機構。東漢的腳踏紡車上采用了曲柄搖桿機構。雅扎里首次應用了曲柄滑塊機構，他還使用了擒縱機構和齒扇。1430年，德國的工匠首先使用了飛輪來使旋轉更平穩。

古代機械的發展，可以說埃及和西亞起步最早，而中國的貢獻最大。

參考文獻

[1]張策《機械工程史》清華大學出版社