中国古代的这些机械发明，绝对让你脑洞大开

中国古代在机械方面的创造发明，是中国文化史上璀璨光辉的一个组成部分。可以说，在机械发明的各个方面，如风力、水力、热力机械及齿轮系传动等，中国古代都有不少创造发明，都对人类文明做出了极有价值的贡献。下面这些古代的机械发明绝对让你佩服古人的智慧！

又称司南车，相传为黄帝所作，亦有说周公所作，东汉的张衡、三国时魏国的马钧都曾造过指南车，其后历代史书差不多都有指南车的记载。到宋代的史籍才对燕肃和吴德仁制造的指南车有较详细的记述。

指南车的车身为一辕双轮车，车箱为重构结构，上立一本人，引臂南指。车箱内部设置有一套可自动离合的齿轮传动机构。当车子行进中偏离正南方向，向东（向左）转弯时，车辕前端向左移动，而后端向右（向西）移动，即将右侧传动齿轮放落，使车轮的转动能带动本人下方的大齿轮向右转动，恰好抵消车辆向左转弯的影响，使木人手臂仍指南方。当车子向西（向右）转弯时，则左侧的传动齿轮放落，使大齿轮向左转动，以抵消车子右转的影响。而车子向正前方行进时，车轮与齿轮系是分离的，因此木人手臂所指的方向不受车轮转动的影响。如此，不管车子的运动方向是东西南北，或不断变化，车上木人的手臂总是指向南方，起着指引方向的作用。

即利用车轮的转动距离而自动报告车行里程的车子，其原理和作用类似于现汽车上的计程表。关于记里鼓车的最早文字记载亦是在《西京杂记》中，其云“记道车，驾四，中道”。其后各代史书亦都有记述。《宋史·舆服一》记有天圣五年内侍卢道隆和大观元年吴德仁所造的记里鼓车，对车子的型制、大小、齿轮传动结构等都有较详细的记载。

其制为独辕双轮车，车箱分上下两层，下层有木人执槌司鼓，上层有木人执槌司镯（或钲）。车箱里设置有一套减速齿轮系，并分别与上下两木人相联。当车子每行走一里时，控制下层木人的齿轮转动一周，木人击鼓一次；当车子每行走十里时，控制上层木人的齿轮转动一周，木人击镯（或钲）一次，从而达到报告行程里数的效果。

3.水转百戏

三国时马钧所创制。当时，有人送给魏明帝一木制玩具，上有百戏的造型，形象优美，制作精巧，但却是静止固定的，不会活动。马钧便对之进行改制，他用木料做了一个大原动轮，平放于地上，用水力驱动，原动轮便会带动戏中的各种造象活动起来。

“水转百戏”的具体构造现已无从得知，但从其能使各种戏中的造形活动，可推断其内部一定运用有一套复杂的齿轮系以及凸轮、连杆等传动机构。其所达到的机械水平，即使在今天看来也是令人惊叹的。

4.五轮沙漏

1360年的元代，我国大书法家詹希元创制的五轮沙漏。詹希元认为仅让两个沙斗之间的流沙来计时似乎太简单了。他创制的五轮沙漏增加了机械齿轮组，用流沙的动力推动齿轮组转动。这样的沙漏设有时刻盘，上面刻有一天的时刻，相当于当今时钟的钟面，时刻盘中心有一根指针，指针由最后一级齿轮的轴转动，齿轮转动使指针在时刻盘上指示时刻。詹希元还巧妙地在中轮上添加了一组机械传动装置，这些机械装置能使五轮沙漏上的二个小木人每到整时能够转出来击鼓报时。

5.地动仪

东汉张衡于公元132年发明，为世界上第一架观测地震的仪器，李约瑟称之为“地震仪的鼻祖”。地动仪“以精铜铸成，员（圆）径八尺，合盖隆起，形似酒尊”。其内部有精巧的结构，中间为“都柱”，相当于一种倒立型的震摆；周围分“八道”，即按八个方向装置的八组机械装置。外面相应八个方向各设一条口含铜珠的龙，龙头下各有一只蟾蜍张口向上。一旦发生较强的地震，“都柱”便会因震动失去平衡而触发地震方向的机构，该向的龙口即张开，使钢珠落入蟾蜍口中，“振声激扬”，观测者就能测知何时、何方向发生了地震。据记载，地动仪曾成功地记录到公元138年甘肃发生的一次强震，证明了地动仪的准确性和可靠性。

6.鼓风机械

在金属冶炼中，为了使燃料充分燃烧，以提高炉温，一般都装设有鼓风机械。最早的鼓风器称为橐 ，是一种皮囊。把多个橐排在一起称排橐，用马力、人力、水力推动就称马排、人排、水排。水排 是东汉时南阳太守杜诗于公元31年发明的，用于鼓铸农器，收到了“用力少，见功多，百姓便之”的效果。

三国时韩暨在魏国官营冶铁作坊进行推广，以代替马排、人排。由于鼓风器何时由皮橐发展为风扇 ，现尚不清楚，故杜诗、韩暨的水排是用皮橐或风扇，结构如何，不得而知。但至迟在北宋时，木风扇 已取代皮橐。北宋的《武经总要》中的行炉，元代王祯《农书》中的水排，都用的是水风扇。书中的水排图，有立轮式和卧轮式两种，是用水作动力推动轮子旋转，进而拉推风扇以鼓风，应用的是通过轮轴、拉杆，或者传动带，把圆周运动改变为直线往复运动的机械原理。

7.活塞式风箱

中国在鼓风技术方面最重要的发明，是活塞式风箱。活塞式风箱可能出现于唐代或宋代。公元1280年印制的《演禽斗数三世相书》中，刊载有一幅世界上最古老的双动式活塞风箱图，相传该书是唐初袁天罡所撰著的，宋代初次刊行。明代《天工开物》中所载的活塞式风箱，与此类似。活塞式风箱正逆行程都作有用功，每行程中一端排气鼓风，一端同时吸取等量空气，因而能提供连续风流，提高鼓风效率，是鼓风技术上的重大进步。欧洲直至公元1716年方发明了类似的双动往复式水泵，为后来的活塞式机械打开了道路。

8.走马灯

大约发明于唐代。唐时的“影灯”可能即是走马灯，宋代称马骑灯。《全唐诗》崔液《上元夜六首》之二：“神灯佛火百轮张，刻像图形七宝装。影里如闻金口说，空中似散玉毫光”；宋范成大《石湖居士诗集》卷二十三《上元纪吴中节物俳谐体三十二韵》的“转影骑纵横”，生动地为人们描绘了走马灯的形象。走马灯的构造是在一根立轴上部横装一个斜翼系统和叶轮，立轴下端附近则装一盏灯或一支烛。灯（或烛）点燃后，上方空气受热膨涨，密度降低，热空气即上升，而冷空气由下方进入补充，产生空气对流，从而推动叶轮旋转，并带动与立轴相联的各种图象转动。走马灯的制作原理，与现代燃汽机相一致，可称之为燃汽机的始祖。所憾的是，中国古代一直把其作为玩物，没有能进一步加以研究，使之走向实际应用。欧洲在公元1550年发明了类似的燃汽轮，用于烤肉，以后随着工业革命的浪潮，很快得到发展，在工业生产中被广泛地应用。

一文带您纵观从远古至今的机械发展史

远古时代

简单机械：杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。

公元前3000年，在修建金字塔的过程中，就使用了滚木来搬运巨石。

阿基米德用螺旋将水提升至高处，那就是今天的螺旋式输送机的始祖。

古代中国

公元一世纪 东汉“水排”用水力鼓风炼铁，其中应用了齿轮和连杆机构。

晋 代

“连 磨”用一头牛驱动八台磨盘，其中应用了齿轮系。

中世纪 欧洲

用脚踏板驱动的 加工木棒的车床

利用曲轴的研磨机

13世纪以后，机械钟表在欧洲发展起来。连杆机构、齿轮机构和凸轮机构等在古代机械中即已经有所应用。在达•芬奇时代，现在最常用的一些机构型式即已基本知晓。

近 代： 18世纪中叶 － 20世纪中叶

因动力、材料、加工手段、生产模式、机构与传动等的变革，加上机械理论和设计方法的建立，机械的推动发展带来了质的飞跃。

古代机械的动力：人力、畜力和水力。

动力制约了机械的发展。

首先是动力的变革推动了机械的飞速发展和广泛应用。

1765年，瓦特（Watt）发明了蒸汽机。揭开了第一次工业革命的序幕。蒸汽机给人类带来了强大的动力，各种由动力驱动的产业机械 — 纺织机、车床等，如雨后春笋般出现。

（蒸汽时代的纺织工厂）

19世纪，第二次工业革命电动机和内燃机发明

电力代替了蒸汽。集中驱动被抛弃了，每台机器都安装了独立的电动机。为汽车、飞机的出现提供了可能性。1886年，本茨发明的汽油发动机为动力的三轮车被授予专利。

与此同时，戴姆勒也发明出了他的第一辆四轮汽车。

18世纪中叶

发明了炼钢法，从那时一直到现在，钢铁始终是制造机械最主要的材料。

（最开始的土法炼钢 ）

18世纪末

现代车床的雏形在英国问世;

19世纪中叶,

通用机床的各种类型已大体齐备；

19世纪末

自动机床、大型机床出现。

社会需求日益增长。 20世纪初叶，机械制造进入了大批量生产模式的时代。标志：美国福特汽车的生产

18世纪

欧拉（Euler）首次提出采用渐开线作为齿轮的齿廓，从而使高速、大功率的机械传动成为可能。

20世纪

各种大传动比、结构紧凑的新型传动，高速的步进机构，精密的滚动螺旋传动，

… … …

机构的创新一直到今天也没有停止。

机器的发展，呼唤着机械的理论和设计方法。

牛顿经典力学的建立则为此准备了理论基础。

随着机器运转速度的不断提高，机器的振动、速度波动等问题引起了人们的重视，机械动力学发展起来。

到20世纪上半叶

机械设计的方法已基本形成，但是，这些方法都基于图解和手工计算。

现 代： 20世纪中叶 －

计算机使机械设计方法面目一新，各种CAD辅助软件工具的出现UG、proe、SolidWorks、catia等，让机械设计更趋于快速、精确。

20世纪最后30年

计算机应用的普及极大地推动了机械分析与设计方法的革新。

计算机计算代替了手工计算法和图解方法。

计算机辅助设计、优化设计、有限元法、动态设计等现代设计方法迅速发展。

计算机不仅是大大地提高了计算速度，而且已成为机械分析与设计的前所未有的强大手段。

整个机械设计的理论和方法焕然一新。

现代意义上的机械设计已经根本离不开计算机了。

计算机控制系统和伺服电机被引入到传统机器中来，使其组成、面貌和功能发生了革命性的变化。

现 代： 机器人的出现

随着计算机和伺服电机的出现，机器人作为现代机器的代表走上了历史舞台。

工业机器人：在工业生产中越来越广泛地应用。用于搬运、装配、焊接、喷漆、凿岩等工作。

特种机器人：在潜水、管道修理、外科手术、生物工程、军事、星际探索等领域应用，承担着许多由人的直接操作无法完成的工作。

人类作为独立的物种，已经存在了大约二百万年。我们的文明始于约一万年前，其发展一直在稳步加速。如果人类想要延续下一个一百万年，我们就必须大胆前行，涉足无前人所及之处!

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