機(jī)械工程發(fā)展史.doc

1.3 機(jī)械工程發(fā)展1.3.1 社會(huì)發(fā)展與機(jī)械工程 在人類歷史的發(fā)展中,發(fā)生了幾次決定人類命運(yùn)的大轉(zhuǎn)折,被史學(xué)譽(yù)為大革命. 第一次發(fā)生在大約200萬(wàn)年前, 由于自然條件的突然變化,生活在樹上的類人猿被迫到陸地上覓食, 為了和各種野獸抗?fàn)?它們學(xué)會(huì)了用木棍和石塊這些天然工具保衛(wèi)自己,并用之獵取食物.使用天然工具,鍛煉了它們的大腦和手指.第二次發(fā)生在大約50萬(wàn)年前,古猿人學(xué)會(huì)了制造和使用簡(jiǎn)單的木制和石制工具,從事勞動(dòng),繼而發(fā)現(xiàn)了火,并學(xué)會(huì)了鉆木取火.燒熟的食物不僅好吃,且利于吸收,為提高它們的體力和智力創(chuàng)造了條件，進(jìn)而使古猿人的生活質(zhì)量有了改善和提高。使用工具，攜帶食物、甚至“抱兒帶女”都需要他們的前肢從支撐行走中解脫出來(lái)，于是他們從地上站立起來(lái)，開啟了從古猿到古人類的新紀(jì)元。第三次發(fā)生在大約15000年前，古人類學(xué)會(huì)了制作和使用簡(jiǎn)單的機(jī)械，開始了農(nóng)耕與畜牧。此后，大約15000年前，古人類進(jìn)入新石器時(shí)代。4000年前發(fā)現(xiàn)金屬，并學(xué)會(huì)了冶煉技術(shù)，金屬器械逐步取代了石制、骨制的器械。繼而約2000年前發(fā)現(xiàn)了鐵金屬，進(jìn)入鐵器時(shí)代，各種復(fù)雜的工具和簡(jiǎn)單機(jī)械相繼發(fā)明出來(lái)。第四次發(fā)生在1750年到1850年之間。1760年，瓦特經(jīng)過(guò)十余年的努力和不斷改進(jìn)，在愛(ài)丁堡制造出第一臺(tái)蒸汽機(jī)。1804年，英國(guó)人特萊維茨克發(fā)明并制造出第一臺(tái)蒸汽機(jī)車。1830年，在法國(guó)修筑了從圣亞田到里昂的鐵路。蒸汽機(jī)車與鐵路的普及，促進(jìn)了西方工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，促進(jìn)了西方的機(jī)械文明，奠定了現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)。在這一階段，機(jī)械及機(jī)械制造通過(guò)不斷擴(kuò)大的實(shí)踐，從分散性的、主要依賴工匠們個(gè)人才智和手藝的一門技藝，逐漸發(fā)展成為一門有理論指導(dǎo)的系統(tǒng)和獨(dú)立的工程技術(shù)。大批的發(fā)明家涌現(xiàn)出來(lái)。各種?？茖W(xué)校、大學(xué)、工廠紛紛建立。機(jī)械工業(yè)代替了手工業(yè)，生產(chǎn)迅速發(fā)展。機(jī)械工程是促進(jìn)1819世紀(jì)的工業(yè)革命已經(jīng)資本主義大生產(chǎn)的主要技術(shù)因素。第五次是計(jì)算機(jī)技術(shù)導(dǎo)致了一場(chǎng)現(xiàn)代工業(yè)革命。進(jìn)入20世紀(jì)，計(jì)算機(jī)的發(fā)明與廣泛應(yīng)用，改變了人類傳統(tǒng)的生活方式和工作方式。以集成電路為中心的微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，給社會(huì)生活和工業(yè)結(jié)構(gòu)帶來(lái)了巨大的影響。機(jī)械工程與微處理機(jī)結(jié)合誕生了“機(jī)電一體化”的復(fù)合技術(shù)，使機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能和制造技術(shù)等提高到了一個(gè)新的水平。機(jī)械工程學(xué)、微電子學(xué)和信息科學(xué)三者的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成了一種優(yōu)化技術(shù)，應(yīng)用這種技術(shù)制造出來(lái)的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧、省力和高效率，并部分代替了人腦的功能，即實(shí)現(xiàn)了人工智能。機(jī)電一體化產(chǎn)品必將成為今后機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展的主流。進(jìn)入21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及由其帶動(dòng)的相關(guān)科學(xué)的發(fā)展，推動(dòng)了科學(xué)迅速前進(jìn)，機(jī)械工程學(xué)也發(fā)生了極大變化，制造業(yè)發(fā)展的重要特性是向全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化方向發(fā)展。1.3.2 機(jī)械工程發(fā)展史關(guān)于機(jī)械工程發(fā)展史，在許多研究機(jī)械工程史著作中將其分為三個(gè)階段：古代機(jī)械工程史、近代機(jī)械工程史、現(xiàn)代機(jī)械工程史。1.3.2.1 古代機(jī)械史機(jī)械始于工具。公元前3000年以前（史前期），人類已廣泛使用石制和骨制的工具。搬運(yùn)重物的工具有滾子、撬棒和滑橇等，如古埃及建造金字塔時(shí)就已使用這類工具。公元前3500年后不久，蘇美爾人已有了帶輪的車。史前期的重要工具有弓形鉆和制陶器用的轉(zhuǎn)臺(tái)。弓形鉆由燧石鉆頭、鉆桿、窩座和弓弦等組成，用來(lái)鉆孔、擴(kuò)孔和取火。埃及第三至第六王朝（約公元前2686年前2181年）的早期，開始將牛拉的原始木犁和金屬鐮刀用于農(nóng)業(yè)。約公元前2500年，歐亞之間地區(qū)就曾使用兩輪和四輪的木質(zhì)馬車。敘利亞在公元前1200年制造了磨谷子用的手磨。在建筑和裝運(yùn)物料過(guò)程中，已使用了杠桿、繩索、滾棒和水平槽等簡(jiǎn)單工具?；喿钤绯霈F(xiàn)于公元前8世紀(jì)，亞述人用作城堡上的放箭機(jī)構(gòu)。絞盤最初用在礦井中提取礦砂和從水井中提水。這時(shí)，埃及的水鐘、虹吸管、鼓風(fēng)箱和活塞式唧筒等流體機(jī)械也得到初步的發(fā)展和應(yīng)用。公元前600公元400年的古羅馬稱為古典文化時(shí)期，這一時(shí)期木工工具有了很大改進(jìn)，除木工常用的成套工具如斧、弓形鋸、弓形鉆、鏟和鑿?fù)?，還發(fā)展了球形鉆、能拔鐵釘?shù)难蚪清N、伐木用的雙人鋸等。廣泛使用的還有長(zhǎng)軸車床和腳踏車床，用來(lái)制造家具和車輪輻條。腳踏車床一直延用到中世紀(jì)，為近代車床的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。約在公元前1世紀(jì)，古希臘人在手磨的基礎(chǔ)上制成了石輪磨。這是機(jī)械和機(jī)器方面的一個(gè)進(jìn)展。約在同時(shí)，古羅馬也發(fā)展了驢拉磨和類似的石輪磨。公元400年1000年的歐洲地區(qū)，機(jī)械技術(shù)的發(fā)展因古希臘和古羅馬的古典文化的消沉而陷入長(zhǎng)期停頓。公元1000年1500年，隨著農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的發(fā)展，意、法、英等國(guó)相繼興辦大學(xué)，發(fā)展自然科學(xué)和人文科學(xué)，培養(yǎng)人才，同時(shí)又吸取了當(dāng)時(shí)中國(guó)、阿拉伯和波斯帝國(guó)的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，機(jī)械技術(shù)開始恢復(fù)和發(fā)展。西歐開始用煤冶煉生鐵，制造了大型鑄件。隨著水輪機(jī)的發(fā)展，已有足夠的動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)用皮革制造的大型風(fēng)箱，以獲得較高的熔化溫度，鑄造大炮和大鐘的作坊逐漸增多，鑄件重量漸漸增大。在農(nóng)業(yè)方面創(chuàng)造出裝有曲凹面犁板的犁頭，以取代羅馬時(shí)代的尖劈犁頭。這個(gè)時(shí)期還出現(xiàn)了手搖鉆、其構(gòu)造表明曲柄連桿機(jī)構(gòu)的原理已用于機(jī)械。加工機(jī)械方面出現(xiàn)了大輪盤的車床。12世紀(jì)和13世紀(jì)后半期，先后出現(xiàn)了裝有繩索擒縱機(jī)構(gòu)的原始鐘鶴天平式的鐘。天平式的鐘是第一種實(shí)際應(yīng)用的機(jī)械式的鐘，其中裝有時(shí)針和秒針，表明時(shí)鐘齒輪系有了進(jìn)一步的發(fā)展，15世紀(jì)在歐洲家庭中已得到較為普遍的應(yīng)用。表是1500年前開始制造的。重要的改進(jìn)是用螺旋彈簧代替重物以產(chǎn)生動(dòng)力，此外還加了棘輪機(jī)構(gòu)。機(jī)械式鐘表創(chuàng)造的成功，不僅為現(xiàn)代文明所必需，也推動(dòng)了精密零件的制造技術(shù)。機(jī)械式鐘表后來(lái)又得到全面改進(jìn)，如單擺式時(shí)鐘取代了原來(lái)的天平式時(shí)鐘。1676年英國(guó)為格林威治天文臺(tái)制作了擺長(zhǎng)不同的兩種精密時(shí)鐘。懷表采用雙金屬條，解決了平衡輪的溫度補(bǔ)償問(wèn)題。公元15001750年，機(jī)械技術(shù)發(fā)展極其迅速。材料方面的進(jìn)展主要表現(xiàn)在用鋼鐵、特別是用生鐵代替木材制造機(jī)器、儀器和工具。同時(shí)為了解決采礦中的運(yùn)輸問(wèn)題。1770年前后，英國(guó)發(fā)展了馬拉有軌貨車，先是用木軌，后又換成鐵軌。這一時(shí)期工具機(jī)也獲得不少成就：制造出水力輾軋機(jī)械和幾種機(jī)床，如齒輪切削機(jī)床、螺紋車床、小型腳踏砂輪磨床及研磨光學(xué)儀器鏡片的拋光機(jī)。在歐洲誕生了工程科學(xué)。許多科學(xué)家，如牛頓、伽利略、萊布尼茲、玻意耳和胡克等，為新科學(xué)奠定了多方面的理論基礎(chǔ)。為了鼓勵(lì)創(chuàng)造發(fā)明，意大利和英國(guó)分別在1474年和1561年建立了專利機(jī)構(gòu)。17世紀(jì)60年代出現(xiàn)了科學(xué)學(xué)會(huì)，如英國(guó)皇家學(xué)會(huì)。英國(guó)于1665年開始出版科學(xué)報(bào)告會(huì)文獻(xiàn)。法國(guó)約于同時(shí)建立了法國(guó)科學(xué)院。俄、德兩國(guó)也分別于1725年和1770年建立了俄國(guó)科學(xué)院和柏林科學(xué)院。這些學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)沖破了當(dāng)時(shí)教會(huì)的禁錮，展開自由討論，交流學(xué)術(shù)觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因而促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)以及機(jī)械工程的發(fā)展。1.3.2.2 近代機(jī)械工程史在17501900年這一近代歷史時(shí)期內(nèi)，機(jī)械工程在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了飛速的發(fā)展，并獲得了廣泛的應(yīng)用。1847年，在英國(guó)伯明翰成立了機(jī)械工程師學(xué)會(huì)，機(jī)械工程作為工程技術(shù)的一個(gè)分支得到了正式的承認(rèn)。后來(lái)在世界其他國(guó)家也陸續(xù)成立了機(jī)械工程的行業(yè)組織。在這一歷史時(shí)期內(nèi)，世界上發(fā)生了引起社會(huì)生產(chǎn)巨大變革的工業(yè)革命。工業(yè)革命首先在英國(guó)掀起，后來(lái)逐步波及其他各國(guó)，前后延續(xù)了一個(gè)多世紀(jì)。工業(yè)革命是從出現(xiàn)機(jī)器和使用機(jī)器開始的。在工業(yè)革命中最主要的變革是：1） 用生產(chǎn)能力大和產(chǎn)品質(zhì)量高的大機(jī)器取代手工工具和簡(jiǎn)陋機(jī)械。2） 用蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等無(wú)生命動(dòng)力取代人和牲畜的肌肉動(dòng)力。3） 用大型的集中的工廠生產(chǎn)系統(tǒng)取代分散的手工業(yè)作坊。在這期間，動(dòng)力機(jī)械、生產(chǎn)機(jī)械和機(jī)械工程理論都獲得了飛速發(fā)展。機(jī)械工程的發(fā)展，在工業(yè)革命的進(jìn)程中起著主干作用。如18世紀(jì)中葉以后，英國(guó)紡織機(jī)械的出現(xiàn)和使用，使紡紗和織布的生產(chǎn)技術(shù)迅速提高。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)和推廣使用，不僅促進(jìn)了當(dāng)時(shí)煤產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)，并且使煉鐵爐、鼓風(fēng)機(jī)有了機(jī)器動(dòng)力而使鐵產(chǎn)量成倍增長(zhǎng)，煤和鐵的生產(chǎn)發(fā)展又推動(dòng)各行各業(yè)的發(fā)展。蒸汽機(jī)用于交通運(yùn)輸，出現(xiàn)了蒸汽機(jī)車、蒸汽輪船等，這反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了煤、鐵工業(yè)和其他工業(yè)的發(fā)展。汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和各種機(jī)床相繼出現(xiàn)。其中動(dòng)力機(jī)械技術(shù)的突破，促進(jìn)了各技術(shù)領(lǐng)域的突飛猛進(jìn)。第一臺(tái)有實(shí)用意義的蒸汽動(dòng)力裝置是英國(guó)的T.鈕科門于1705年制成的大氣式蒸汽機(jī)，曾在英國(guó)的煤礦和金屬礦中使用。1712年制成的鈕科門蒸汽機(jī)，它的蒸汽氣缸和抽水缸是分開的。蒸汽通入氣缸后在內(nèi)部噴水使它冷凝，造成氣缸內(nèi)部真空，氣缸外的大氣壓力推動(dòng)活塞做功，再通過(guò)杠桿、鏈條等機(jī)構(gòu)帶動(dòng)水泵活塞運(yùn)動(dòng)。1765年瓦特制作了一臺(tái)試驗(yàn)性的有分離冷凝器的小型蒸汽機(jī)，1781年他又取得雙作用式蒸汽機(jī)的專利。1776年瓦特與M.博爾頓合作制造的兩臺(tái)蒸汽機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。到1804年，英國(guó)的棉紡織業(yè)已普遍采用蒸汽機(jī)作為生產(chǎn)動(dòng)力。19世紀(jì)中期，內(nèi)燃機(jī)問(wèn)世。第一臺(tái)在工廠中實(shí)際使用的內(nèi)燃機(jī)是1860年法國(guó)的勒努瓦制造的無(wú)壓縮過(guò)程的煤氣機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)與當(dāng)時(shí)的蒸汽機(jī)相差不多。1862年，法國(guó)A.E.B.de羅沙提出四沖程循環(huán)的基本原理。1876年，德國(guó)N.A. 奧托制成四沖程往復(fù)活塞式單缸臥式煤氣機(jī)，比勒努瓦的煤氣機(jī)效率更高，功率更大。1878年，英國(guó)D. 克拉克制成二沖程作出了重要貢獻(xiàn)。1897年他制成第一臺(tái)壓縮式點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)（柴油機(jī)），使用液體燃料，按四沖程原理工作，熱效率高于當(dāng)時(shí)其他任何內(nèi)燃機(jī)。早期的壓縮式內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速比較低，進(jìn)入20世紀(jì)后內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速大幅度提高。隨著發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，世界開始進(jìn)入電氣時(shí)代。中心發(fā)電站迅速興起，大功率的高速汽輪機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。1873年，電動(dòng)機(jī)成為機(jī)床的動(dòng)力，開始了電力取代蒸汽動(dòng)力的時(shí)代。最初，電動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)床以外的一定距離處，通過(guò)帶傳動(dòng)。后來(lái)把電動(dòng)機(jī)直接安置在機(jī)床本身內(nèi)部。19世紀(jì)末，已有少數(shù)機(jī)床使用兩臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)主軸和進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。至此，被稱為“機(jī)械工業(yè)的心臟”的機(jī)床工業(yè)已初具規(guī)模。進(jìn)入20世紀(jì)后，迅速發(fā)展的汽車工業(yè)和后來(lái)的飛機(jī)工業(yè)，又促進(jìn)了機(jī)械制造技術(shù)向高精度、大型化、專用化和自動(dòng)化的方向繼續(xù)發(fā)展。1.3.2.3 現(xiàn)代機(jī)械工程史20世紀(jì)以來(lái)，世界機(jī)械工程的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了上個(gè)世紀(jì)。尤其是第二次世界大戰(zhàn)以后，由于科學(xué)技術(shù)工作從個(gè)人活動(dòng)走向社會(huì)化，科學(xué)技術(shù)的全面發(fā)展，特別是電子技術(shù)、核技術(shù)和航空航天技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合，大大促進(jìn)了機(jī)械工程的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)前的40年,機(jī)械工程發(fā)展的主要特點(diǎn)是: 繼承19世紀(jì)延續(xù)下來(lái)的傳統(tǒng)技術(shù),并不斷改進(jìn)、提高和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。例如，農(nóng)業(yè)和采礦業(yè)的機(jī)械化程度有了顯著的提高，動(dòng)力機(jī)械功率增大，效率進(jìn)一步提高，內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用普及到幾乎所有的移動(dòng)機(jī)械。隨著工作母機(jī)設(shè)計(jì)水平的提高及新型工具材料和機(jī)械式自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械制造工藝的水平有了極大的提高。美國(guó)人F.W.泰勒首創(chuàng)的科學(xué)管理制度，在20世紀(jì)初開始在一些國(guó)家廣泛推進(jìn)，對(duì)機(jī)械工程的發(fā)展起了推動(dòng)作用。第二次世界大戰(zhàn)以后的30年間，機(jī)械工程的發(fā)展特點(diǎn)是：除原有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)大應(yīng)用外，與其他科技領(lǐng)域的廣泛結(jié)合和相互滲透明確加深，形成了機(jī)械工程的許多新的分支，機(jī)械工程的領(lǐng)域空前擴(kuò)大，發(fā)展速度加快。這個(gè)時(shí)期，核技術(shù)、電子技術(shù)、航空航天技術(shù)迅速發(fā)展。生產(chǎn)和科研工作的系統(tǒng)性、成套性、綜合性大大增強(qiáng)。機(jī)器的應(yīng)用幾乎遍及所有的生產(chǎn)部門和科研部門，并深入到生活和服務(wù)部門。進(jìn)入20世紀(jì)70年代以后，機(jī)械工程與電工、電子、冶金、化學(xué)、物理和激光等技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造了許多新工藝、新材料和新產(chǎn)品，使機(jī)械產(chǎn)品精密化、高效化和制造過(guò)程的自動(dòng)化。1.3.3 中國(guó)機(jī)械工程發(fā)展中國(guó)的機(jī)械工程技術(shù)不但歷史悠久，而且成就十分輝煌，不僅對(duì)中國(guó)的物質(zhì)文明和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用，而且對(duì)世界技術(shù)的進(jìn)步作出了重大貢獻(xiàn)。中國(guó)機(jī)械工程在漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中自然形成了中國(guó)機(jī)械史的幾個(gè)不同時(shí)期。從機(jī)械的動(dòng)力、材料、設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用和實(shí)際效能，以及當(dāng)時(shí)對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)所起的不同作用等來(lái)考慮，可以把中國(guó)機(jī)械史分為四個(gè)時(shí)期：簡(jiǎn)單工具時(shí)期、古代機(jī)械時(shí)期、近代機(jī)械時(shí)期和現(xiàn)代機(jī)械時(shí)期，每個(gè)時(shí)期又可分為不同的發(fā)展階段。1 簡(jiǎn)單工具時(shí)期這一時(shí)期的時(shí)間大體相當(dāng)于中國(guó)歷史上的原始社會(huì)，亦即石器時(shí)代。這一時(shí)期的時(shí)間很大，從云南元謀發(fā)掘出土的170萬(wàn)年前的古人石制刮削器和尖狀器等，一直延續(xù)到大約4000多年前。其中，還可將其進(jìn)一步分為兩個(gè)階段：粗制工具階段和精制工具階段。粗制工具階段相當(dāng)于舊石器時(shí)代。這一階段的工具主要用撿拾到的石塊、木棒、蚌殼和獸骨制作，經(jīng)過(guò)敲砸、粗略修整、磨制和鉆孔等，使工具的結(jié)構(gòu)較為合理，使用較為方便。這反映出當(dāng)時(shí)人們已具有初步的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和加工技術(shù)。以后種類陸續(xù)有所增多，大約在2.8萬(wàn)前出現(xiàn)了弓箭，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和加工技術(shù)逐步有所提高。精制工具階段大體相當(dāng)于新石器時(shí)代。這一階段人們已能利用開采的石料制作各種工具。工具種類有原始刀、斧、犁、鋤、锨、鑿、鋸、鉆、銼、矛、網(wǎng)墜、紡輪和滾子等幾十種，能夠用來(lái)從事農(nóng)業(yè)、狩獵、漁業(yè)、建筑和紡織等方面的生產(chǎn)勞動(dòng)。這一階段后期出現(xiàn)了原始織機(jī)和制陶器轉(zhuǎn)輪，后者已具有車削加工機(jī)構(gòu)的雛型。工具一般都經(jīng)過(guò)較為精細(xì)的磨削加工，結(jié)構(gòu)合理，表面比較光潔。工具的改進(jìn)推動(dòng)了生產(chǎn)力迅速提高，使中國(guó)原始社會(huì)向奴隸社會(huì)發(fā)展。根據(jù)這一時(shí)期的工具，可看出當(dāng)時(shí)人們已能在生產(chǎn)中利用杠桿、尖劈、慣性、彈力和熱脹冷縮等原理，生產(chǎn)知識(shí)逐漸豐富，加工能力不斷提高。2 古代機(jī)械時(shí)期這一時(shí)期大約從4000多年前直到19世紀(jì)40年代，相當(dāng)于中國(guó)歷史上的奴隸社會(huì)和封建社會(huì)兩個(gè)時(shí)代。在此期間，中國(guó)古代機(jī)械經(jīng)歷了一個(gè)“迅速發(fā)展成熟緩慢前進(jìn)”的過(guò)程。1） 迅速發(fā)展階段。古車的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用可看作是這一時(shí)期開始的標(biāo)志。接著一批古代機(jī)械相繼出現(xiàn)。古代機(jī)械的出現(xiàn)是中國(guó)機(jī)械發(fā)展的一次飛躍。 當(dāng)時(shí)，機(jī)械加工方法和工具日漸完善，木材、銅和鐵相繼得到廣泛應(yīng)用。大約4000年前開始使用畜力拉車，3000年前開始用牛耕地和利用馬力。機(jī)械的種類由少到多。結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)到繁，制作技術(shù)由粗到精，發(fā)展速度加快。尤其是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期奴隸制度崩潰，封建制度相繼建立，出現(xiàn)了百家爭(zhēng)鳴的學(xué)術(shù)空氣，思想活躍，人才輩出，更促使科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展。當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的在科學(xué)技術(shù)史上有重大價(jià)值的專著考工記，總結(jié)了多種手工業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，是一套手工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)規(guī)范，放映出當(dāng)時(shí)手工業(yè)的生產(chǎn)水平。2） 成熟階段。大約到秦漢時(shí)期，中國(guó)古代機(jī)械的發(fā)展已趨于成熟。金屬材料的冶煉、鑄造和鍛造水平都已很高，如利用水排和馬排鼓風(fēng)提高了金屬冶煉的爐溫和質(zhì)量；冶鐵技術(shù)發(fā)展很快，并創(chuàng)造了疊鑄技術(shù)，大大提高了鑄造生產(chǎn)率，鐵的應(yīng)用更廣。當(dāng)時(shí)不但更充分地利用畜力，而且開始廣泛利用水力和風(fēng)力等來(lái)進(jìn)行農(nóng)業(yè)及其他多種生產(chǎn)。齒輪、繩帶盒鏈傳動(dòng)迅速發(fā)展，當(dāng)時(shí)的一些機(jī)械上已出現(xiàn)了復(fù)雜的齒輪傳動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。犁也不斷得到改進(jìn)，出現(xiàn)了三腳犁、用于灌溉的連續(xù)提水翻車、用于清洗糧食的風(fēng)扇、手搖紡車等。獨(dú)輪車的出現(xiàn)增大了車輛的適應(yīng)性。在造船方面，槽、舵和帆等部件逐漸完善，并已能制造高大樓船和戰(zhàn)船。更值得一提的是指南車、記里鼓車以及一些精密天文和計(jì)時(shí)儀器等杰出科技成果的出現(xiàn)。從秦始皇陵出土的銅車馬可看出，當(dāng)時(shí)的冷、熱加工技術(shù)已相當(dāng)精湛高超了。東漢出現(xiàn)的水力鼓風(fēng)設(shè)備水排，由水輪、帶傳動(dòng)、桿傳動(dòng)和鼓風(fēng)器等組成，具備了先進(jìn)及其所必須具有的原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)或工具機(jī)三個(gè)組成部分。這些發(fā)明連同其他機(jī)械創(chuàng)造發(fā)明，使這個(gè)時(shí)期成為了中國(guó)機(jī)械發(fā)明的一個(gè)高潮，使中國(guó)古代機(jī)械發(fā)展到了世界領(lǐng)先的地位。 此后，中國(guó)古代機(jī)械仍保持著這樣一個(gè)高的水平，繼續(xù)迅速發(fā)展。例如，三國(guó)時(shí)出現(xiàn)了一弩十矢的連弩、發(fā)石車、引燃火箭和新型織機(jī)；兩晉時(shí)出現(xiàn)了自動(dòng)機(jī)械磨車、風(fēng)車、水磨和水碾；南北朝時(shí)出現(xiàn)了明輪船，到唐代犁又有重大改進(jìn)，還出現(xiàn)了垂直提水的水車，在兵器方面則出現(xiàn)了弩車。到宋、元時(shí)，科技發(fā)展內(nèi)容更為豐富，出現(xiàn)了中國(guó)古代機(jī)械發(fā)展的又一個(gè)高潮。尤其是在天文儀器方面，出現(xiàn)了蓮花漏、水運(yùn)儀象臺(tái)、水銀渾儀、巨型渾儀、五輪砂漏和簡(jiǎn)儀等重要發(fā)明，使中國(guó)的天文儀器達(dá)到了前所未有的水平。在蘇頌的水運(yùn)儀象臺(tái)中已先于世界各國(guó)應(yīng)用了擒縱裝置，而郭守敬的簡(jiǎn)儀中則已應(yīng)用了滾動(dòng)支承。火藥自宋代開始用于實(shí)戰(zhàn)，出現(xiàn)了火炮、炮車和噴射火箭等武器。此外，宋代的木風(fēng)箱、元代的水力大紡車等，也都具有重要意義的發(fā)明。在從漢到宋的各代中，有十幾人研制過(guò)指南車。宋史中還保存有宋代指南車和記里鼓車內(nèi)部構(gòu)造及主要尺寸的記載，給中國(guó)機(jī)械史留下了重要的史料。這一階段還出現(xiàn)了一批杰出的科技人才，如張衡、馬鈞、祖沖之、燕肅、吳德仁、蘇頌和郭守敬等，他們都為中國(guó)古代機(jī)械的發(fā)展做出過(guò)重要貢獻(xiàn)。需要一提的是在17世紀(jì)宋應(yīng)星所著天工開物，它總結(jié)了中國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，成為一本百科全書式的著作，在科技史上占有重要的地位。在這一階段，中國(guó)創(chuàng)造發(fā)明的古代機(jī)械種類多、水平高、價(jià)值大，處于世界領(lǐng)先的地位，其中一些如兵器、農(nóng)機(jī)、冶金、紡織、陶瓷、造紙和印刷等技術(shù)還傳到國(guó)外，對(duì)許多國(guó)家文明產(chǎn)生過(guò)一定的影響。這是中國(guó)機(jī)械史上一個(gè)成果輝煌和地位重要的階段。遺憾的是相對(duì)這種古代機(jī)械繁榮局面而言，留下的史料則過(guò)于少了。 3）緩慢前進(jìn)階段。至明代，由于封建集權(quán)進(jìn)一步加強(qiáng)，既限制了資本主義萌芽的發(fā)展，也阻礙了科學(xué)技術(shù)的前進(jìn)。直到19世紀(jì)40年代的幾百年間，在與機(jī)械有關(guān)的范圍內(nèi)，除兵器和造船方面有較為顯著的進(jìn)展外，其他方面幾乎沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)價(jià)值重大的發(fā)明，此時(shí)，西方機(jī)械科學(xué)技術(shù)水平已明顯超過(guò)中國(guó)。 在此期間，外國(guó)傳教士為中國(guó)帶來(lái)西方先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的機(jī)械譯著如遠(yuǎn)西奇器圖說(shuō)和自鳴鐘說(shuō)等，其所描述的機(jī)械已明顯超過(guò)中國(guó)古代機(jī)械的水平。然而，由于當(dāng)時(shí)統(tǒng)治集團(tuán)對(duì)西方科學(xué)技術(shù)的傳入采取錯(cuò)誤的方針，致使其傳播范圍很小。除在天文和數(shù)學(xué)方面有一定影響外，就機(jī)械方面而言，當(dāng)時(shí)西方科學(xué)技術(shù)幾乎沒(méi)有對(duì)中國(guó)產(chǎn)生明顯的影響和實(shí)際的效益。從雍正到道光的一百多年間，清朝更采取閉關(guān)自守的政策，幾乎斷絕了西方科學(xué)技術(shù)的傳入，中國(guó)機(jī)械科學(xué)技術(shù)與西方的差距越來(lái)越大了。3 近代機(jī)械時(shí)期1840年的鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)打破了清朝閉關(guān)自守政策的壁壘，隨之開始了中國(guó)機(jī)械史上的近代機(jī)械時(shí)期。當(dāng)時(shí)，清朝統(tǒng)治集團(tuán)中出現(xiàn)了洋務(wù)派，興起了洋務(wù)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，西方一些發(fā)達(dá)的資本主義國(guó)家瘋狂推行經(jīng)濟(jì)侵略和軍事侵略政策，近代科學(xué)技術(shù)和近代機(jī)械也隨同外國(guó)勢(shì)力一起涌入中國(guó)。19世界中后期，蒸汽機(jī)在中國(guó)迅速推廣，先進(jìn)的鋼鐵冶煉技術(shù)和大型高爐、轉(zhuǎn)爐、平爐以及鍛壓、鑄造、車削、鉆削和螺紋加工等各種近代機(jī)械加工設(shè)備也相繼傳入，由此中國(guó)開始建立近代機(jī)械和兵器制造業(yè)，興建鐵路和制造輪船。同時(shí)，還傳入了紡織、造紙、印刷、卷煙和食品加工等各種機(jī)械及生產(chǎn)技術(shù)。19世紀(jì)后期還出現(xiàn)了一批民族資產(chǎn)階級(jí)創(chuàng)辦的企業(yè)。至此，中國(guó)機(jī)械的面貌改觀，近代機(jī)械工業(yè)在中國(guó)出現(xiàn)了。到20世紀(jì)，依賴西方的技術(shù)和設(shè)備，中國(guó)近代機(jī)械在上述基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的品種和數(shù)量有所增加，其性能和水平有所提高，建廠地區(qū)范圍也有所擴(kuò)大。大約自19世紀(jì)末起，中國(guó)派出了留學(xué)生到西方科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家學(xué)習(xí)，出現(xiàn)了像詹天佑這樣卓越的工程技術(shù)專家。同時(shí)，相繼辦起了一批高等和中等技術(shù)學(xué)堂，1905年廢科舉、辦新學(xué)、機(jī)械工程教育逐漸有了發(fā)展。20世紀(jì)初，工程技術(shù)學(xué)會(huì)和工程技術(shù)期刊也已出現(xiàn)。大約從19世紀(jì)60年代起出現(xiàn)我國(guó)學(xué)者編寫的機(jī)械工程著作。在一些企業(yè)中，涌現(xiàn)出一批機(jī)械工程技術(shù)人員和機(jī)械工人骨干。這些都對(duì)中國(guó)近代機(jī)械的發(fā)展起過(guò)一定作用?？梢钥闯?，在這段很短的時(shí)間里，中國(guó)從古代機(jī)械發(fā)展到近代機(jī)械，由手工業(yè)作坊發(fā)展到大工廠，由傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展到近代生產(chǎn)技術(shù)，機(jī)械理論與實(shí)驗(yàn)研究和機(jī)械設(shè)計(jì)也逐漸增多。從這個(gè)過(guò)程中，可歸納出以下明顯特點(diǎn)：首先，中國(guó)近代機(jī)械的發(fā)展具有中國(guó)半殖民地的社會(huì)性質(zhì)，處處適應(yīng)帝國(guó)主義經(jīng)濟(jì)和政治侵略的需要，對(duì)帝國(guó)主義有很大的依賴性。中國(guó)近代機(jī)械工業(yè)除能制造一些小型和簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備外，主要圍繞組裝和修配進(jìn)行生產(chǎn)，布局、結(jié)構(gòu)和比例都很不合理，科研和設(shè)計(jì)能力十分薄弱，這些都給以后機(jī)械工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了很不利的影響。其次，中國(guó)科學(xué)技術(shù)與世界科學(xué)技術(shù)的關(guān)系日益密切，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大量吸收了世界科學(xué)技術(shù)的內(nèi)容。但在當(dāng)時(shí)世界科學(xué)技術(shù)的洪流中，中國(guó)科學(xué)技術(shù)一直是跟在西方的后面緩慢前進(jìn)，在機(jī)械方面也未能作出重大貢獻(xiàn)。再次，在此期間，中國(guó)依靠西方科學(xué)技術(shù)發(fā)展了近代機(jī)械，它與中國(guó)古代機(jī)械及傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)很