一、中国古代机械
人类成为“现代人”的标志就是制造工具。石器时代的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。
中国在四五十万年前就已出现加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖状器等原始工具。4万～5万年前出现磨制技术，许多石器都已比较光滑，刃部也较锋利，并有单刃、双刃、凸刃、凹刃和圆刃之分。新石器时代晚期，人们已能用石范和泥范(用石或泥制的模子)铸造简陋的工具和武器。中国古代的弓箭是机械方面最早的一项发明;公元前8000～前2800年出现了陶轮(制陶用转台);农具大约出现在公元前6000～前5000年，除石斧、石刀外，还有石锄、石铲、石镰、蚌镰、骨镰和骨耜(耜，古代农具名，形似锹)。石斧和石刀上已有用硬质砂子磨削而成的孔。中国古代金属冶铸技术发明时间较早，且技术精湛，已发现的中国最早的青铜器，如甘肃东乡马家窑出土的铜刀，距今已有4800年左右的历史。殷商时期，随着手工业生产的发展和技术水平的提高，形成了灿烂的青铜文化。青铜冶铸技术得到高度发展，春秋时期的青铜铸件曾侯乙尊盘已十分精细。商周时期的青铜器朴质雄浑，春秋时期的青铜器纤细精巧，形成了中国古代青铜器的独特风格。
中国是世界上机械发展最早的国家之一。中国古代在机械方面有许多发明创造，在动力的利用和机械结构的设计上都有自己的特色。许多专用机械的设计和应用，如指南车、地动仪等，均有独到之处。
夏代以前和夏代，先后出现了辁(古代无辐的木制车轮，有辐曰轮，无辐曰辁)和各种有辐条的车轮;殷商和西周时已有相当精致的两轮车;独木舟和筏等水上运输工具早就相继出现。
春秋至魏汉时期(公元前770～公元265年)是中国古代机械开始较快发展的时期。春秋时期铁器和生铁冶铸技术开始出现;黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和锻钢的出现，加速了由铜器向铁器时代的过渡;春秋中期以后发明了失蜡铸造法和低熔点合金铸焊技术;战国时期又有了叠铸和锚链铸造等工艺;西汉中期已炼出灰口铸铁，并出现了壁厚3～5mm的薄壁铸铁件。
春秋时期出现弩，控制射击的弩机已是比较灵巧的机械装置。到汉代，弩机的加工精度和表面光洁度已达到相当高的水平。汉弩有一石至十石等八种规格，这些规格的形成表明机械制造标准在汉代已初步确立。弩机上大多留有做工、锻工、磨工等的名字。
战国时期流传的《考工记》是现存最早的手工艺专著，其中记有车轮的制造工艺。对弓的弹力、箭的射速和飞行的稳定性等都作了深入的探索。
1980年出土的秦始皇陵铜车马(图1-1)，铜制，高1.042m，全长3.284m。马高0.92m，总重约1200kg，车马结构完整，挽具齐全。装饰物和一些小型构件由金银制成，显得异常富丽堂皇。铜车结构十分精密，镂雕成菱形花纹格的车窗启闭自如，金属鞍辔上雕有精美的花纹装饰，辔绳婉转灵活。整个车通体彩绘，工艺精湛，气魄恢弘，反映出秦代铸造技术、金属加工和组装工艺的高超水平。同时，它是目前发现年代最早、形体最大、保存最完整的铜铸车马，对研究中国古代冶炼技术、机械加工技术等，都具有极其重要的历史价值。
图1-1 秦始皇陵铜车马
汉代已有各类舰艇和大量的三四层舱室的楼船。有些舰船已装备了艉舵和高效率的推进工具橹。西汉时的被中香炉构造精巧，无论球体香炉如何滚动，其中心位置的半球形炉体都能保持水平状态。
汉代张衡利用漏壶的等时性制成水运浑象，以漏水为动力通过齿轮系统使浑象每天等速旋转一周。公元132年张衡创制了世界上第一台地震仪，即候风地动仪。汉代纺织技术和纺织机械也不断发展，绫机已成为相当复杂的纺织机械。汉代的农具铁犁已有犁壁，能起翻土和碎土的作用，汉武帝时已创制三脚耧，一天能播种一顷地。在这一时期，大型铜铁铸件和大型机械结构陆续出现。
唐末时期机械制造已有较高水平。如西安出土的唐代银盒，其内孔与外圆的不同心度很小，子母口配合严紧，刀痕细密，说明当时机械加工精度已达到新的水平。水力机械方面，唐代已有筒车，从人力提水发展为水力提水。在运输工具方面，人力和水力并用，在技术上有进一步发展。南朝祖冲之所造日行百里的所谓千里船和南朝梁侯景军中的160桨快艇，都是人力推进的快速舰艇，南北朝时期出现了车船。唐代的李皋对车船的改进起了承前启后的作用。
水力机械也有新的进展，唐代已有筒车，从人力提水发展为水力提水。南宋末期又创造出先进的水转大纺车，三摧、五摧(锭)手摇纺车曾是当时世界上比较先进的人力纺纱机具。元代薛景石所著《梓人遗制》是木工名家总结亲身经验之作，并详细记述了当时通行的纺织机具和车辆，以古代著名的木制机械技术专著而留世。
北宋苏颂和韩公廉等制成的木构水运仪象台，能用多种形式表现天体时空的运行。它由水力驱动，其中有一套擒纵机构。水运仪象台代表了当时机械制造的水平，是当时世界上先进的天文钟。元代的滚柱轴承也属当时世界上先进的机械装置。
明初的造船业已有很大进展。郑和下西洋的船队是当时世界上最大的船队。郑和所乘宝船长约137m，张12帆，舵杆长11m，是古代最大的远洋船舶。当时的机械制造主要仍靠手工操作，故船用机件，大者如千钧锚，是靠人工先锻成四爪，然后依次逐节锻接;小者如制针用的钢丝，也用手工制成。
明代已有活塞风箱。它是宋元木风扇的进一步发展，风箱靠活塞推动和空气压力自动启闭活门，成为金属冶铸的有效的鼓风设备。
机械技术的进步促进了古代学术研究。王徵于1627年编译和出版了《远西奇器图说录最》，介绍了西方机械工程的概况。来自西方的自鸣钟表等也在一定范围内得到流传。
1634—1637年，明朝的宋应星编著和出版了《天工开物》，记录了许多先进的工艺技术和科学创见。它反映出当时的农业和手工业的生产技术水平。记载了不少有关机械制造和产品性能的情况。内容涉及泥型铸釜、失蜡法铸造以及铸币等铸造技术，还记述了千钧锚和软硬绣花针的制造方法、提花机和其他纺织机械以及车船等各种交通工具的性能和规格等。《天工开物》被称为中国17世纪的工艺百科全书。
清乾隆年间宫廷造办处曾制造大更钟，它依靠悬锤的重力驱动，并增添了精确的报更机构，加工精致，富有中国民族特色。明清两朝中国钟表工匠创制了不少新奇的钟表。当时的广州、苏州、南京、扬州等，成为有名的制造钟表的城市。
二、指南车
早在商代，我国工匠已经能制造相当高级的两轮车，车轮有辐条，结构精致华美。周代已经采用油脂作为轴承润滑材料。春秋战国时期除了出现高架车辆巢车等新型车辆以外，还特别注意薄弱环节的加强，如车轮上出现夹辅(车旁横木。辅所以益辐，使之能重载)等。
在汉魏时期，盛行独轮车。独轮车在当时是一种极经济而应用很广的交通运输工具，在交通运输史上是一项十分重要的发明。《三国演义》中所着力描述的“木牛流马”，据许多专家考证，所谓的木牛，就是四轮车;所谓流马，就是独轮车，木牛流马是独特的独轮车，其车形似牛似马，具有特殊的运输功能。
指南车在汉魏时期就已经出现。根据历史记载，我国东汉杰出的科学家张衡发明过指南车，可是他的制造方法不久就失传了。到了三国时候，有个叫马钧的发明家，曾经重新造出了指南车。
指南车是用一辆双轮独辕(辕，车前驾牲口的直木)，由马来拉动(图1-2)。车厢内采用一种能自动离合的齿轮系统。车厢外壳上层，置有一个木刻的仙人，无论车朝哪个方向转弯，它的伸臂都指向南方。从三国时期开始，历代史书差不多有记里鼓车和指南车的记载，但是比较简略。直到宋元时期，《宋史》才详细地记载了它们的内部齿轮构造。
至于指南车的制法，主要是采用差动齿轮的机械原理。车里面装有9个大小不同的齿轮，当两个齿轮组合在一起时，一个齿轮向右转，相邻一个便相反地向左转。利用这个道理，可以使指南车上木人的那只手指向南方，当车轮向东转时，有的齿轮就反转，使手仍保持向南，所以不管车轮怎么转，手指可以永远指向南方。据考证，其构造大体是:车中水平地安装着一个大平轮(有48个齿)，其中心竖一长轴，上面立着一个木雕仙人。车轮直径6尺，两轮间的距离也是6尺。两个车轮内侧各装有一个小齿轮(有24个齿)。它们能随着车轮一起转动。在大平轮和小齿轮之间的空隙上方用绳子各悬着一个小平轮(有12个齿)，绳子的另一端系在车辕的后端。
指南车结构简单，能使木人的手臂始终指向南方，关键就在于差动齿轮系的设计。指南车体现了两千年前我国机械工程技术的先进水平，是我国古代技术的卓越成就。
图1-2 指南车
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