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秦汉时期的机械技术.doc

秦汉时期的机械技术.doc

上传者: zhangshulin 2012-06-28 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《秦汉时期的机械技术doc》,可适用于人文社科领域,主题内容包含秦汉时期的机械技术农业机械农业机械方面牛耕的推广是社会生产力发展中的一件大事。汉武帝时推广大型铁农具牛耕得到进一步普及。所谓“耦耕”当是两牛抬扛合引符等。

秦汉时期的机械技术农业机械农业机械方面牛耕的推广是社会生产力发展中的一件大事。汉武帝时推广大型铁农具牛耕得到进一步普及。所谓“耦耕”当是两牛抬扛合引一犁的耕作方式。汉代畜力犁已采用犁壁从山西平陆等地汉墓出土的犁耕图看犁由犁辕、犁梢、犁底、犁铧、犁壁组成并可用犁箭调节耕地深浅已基本定型。长江中、下游在西汉时期农业生产还比较落后如《史记》所说:“饭羹鱼或火耕而水耨。”东汉以后南方逐步推广水利与牛耕并普及东北、西北和西南的部分地区。  由赵过倡制的三脚耧是武帝时期推广应用的先进播种机械。它有三条耧脚下套三个小铧用来开沟每两脚间为一田垄由闸板调节耧斗开口以控制种子流量耧后拖挂一木棒木棒下端为方木框横放垄上一次可完成开沟、下种、覆盖等工序。这可以说是最早的畜力播种机。《盐铁论》说:“铁器民之大用也。”又说:“器便于不便其功相计而倍也。”这正是汉代对使用农业机械和先进农具的正确认识。扬水机械和风扇车在扬水机械方面除使用桔槔和辘轳外到东汉毕岚已发展为翻车。《后汉书宦者张让传》记载:中平三年(公元年)“又使掖庭令毕岚铸铜人四又作翻车、渴乌施于桥西用洒南北郊路以省百姓洒道之费。”翻车主要是应用链传动的原理将低处的水提升到高处可用于灌溉和排水等。它在当时是世界上最先进的扬水机械。  西汉时我国已经使用了轮扇。《西京杂记》记载:“长安巧工丁缓作七轮扇连七轮大皆径丈相连续。一人运之满堂寒颤。”年河南济源县西汉晚期墓葬中出土了陶风扇车明器。这说明至迟在西汉晚期已经发明了谷物脱粒后清理籽粒分出糠粃的风力机具。它把轮扇连续扇风以及籽粒重则沉、粃轻则飏的经验巧妙地结合起来应用于一个机械之中确是一种新颖的创造。在辽阳三道壕东汉晚期古墓的壁画上还有另一种玩具风车。水碓用脚踏碓来舂米发明很早。东汉时桓谭《新论》载有水碓已利用水力驱动水碓。南阳地区又用水力来驱动鼓风器称为“水排”更是机械史和冶金史上的重大发明。欧洲十六世纪用水力鼓风对当时的钢铁生产曾起了很大作用。中国“水排”的使用比欧洲早一千七、八百年。由于它“用力少见功多”逐步得到推广直到近代在东南、西南等地区仍有使用于炼铁的。水排是根据水碓凸轮传动的原理使水碓通过曲柄摇杆、绳、绳轮和鼓风器联接而创制的是中国最早的具有动力机、传动机构和工作机的机器。据《后汉书杜诗传》记载南阳太守杜诗注意冶铁生产兴修水利“造作水排”对这一鼓风机械的推广应用起了促进作用。候风地动仪汉代在机械方面的另一杰出成就是张衡发明的著名的候风地动仪。中国古代对地震这一自然灾变早有认识有世界上最丰富的地震记录从而产生了创制地震仪的科学构想。张衡生于东汉章帝建初三年(公元年)《后汉书五行志》载从公元年起连年发生地震出现地裂、山崩等灾变。正是在这种地震频仍和战国以来机械学发展的基础上经过刻苦的钻研、摸索张衡在阳嘉元年(公元年)制成了世界上第一台地震仪(候风地动仪)比欧洲同类仪器早一千七百年。据《后汉书张衡传》候风地动仪是用精铜铸造形似酒樽直径约米高约米的大型仪器。器内正中立有“都柱”周围有八条滑道(“八道”)装有八组杠杆。樽体周围按东、南、西、北、东北、东南、西北、西南八个方向排列铸有八个龙头分别对应“八道”。龙头口含铜丸下蹲八个张口向上的铜制蟾蜍。它的原理和现代倒立式震摆相同。当地震震中较远时由于体波(在地球内部传播的地震波)传播速度较快首先被仪器接收因惯性作用都柱倾倒通过杠杆作用龙口张开铜丸落入蟾蜍口中发出响声即可报知地震。文献记载及现代实验表明这种装置能测得一、二级的无感地震。地动仪和张衡所制浑仪、浑象都设在洛阳灵台。有一次陇西发生地震地动仪的西方龙口落下铜丸从而作出正确的记录。过了几天人们才从驿马邮传知道陇西地震的确讯。这证实了地动仪的准确性和可靠性是符合科学原理的。它的结构和形象由王振铎先生复原现陈列在中国历史博物馆内。此外张衡还发明了水运仪象(“作浑天仪以漏水转之于室内”)这是我国第一台用水力作动力的天文仪器又是最早的机械计时器。  《西京杂记》记载:“汉朝舆驾祠甘泉汾阴备千乘万骑。太什执辔大将军陪乘名为大驾。司南车驾四中道。记道车驾四中道。”沈约所著《宋书》与《宋史》都说张衡制作过司南车或称指南车。记道车又叫记里鼓车。它利用车轮的转动自动表示出车行的里数和现代汽车上的里程表的作用相同。机械中转动原理的应用秦汉时期机械中应用了凸轮传动、链传动、曲柄摇杆传动等原理这是这一时期机械技术的重要成果。根据考古发掘所得的实物和文献记载至迟在西汉就发明了齿轮并且不久就应用了齿轮系。年山西省永济县出土了两个铜齿轮相互啮合较好。据同时出土的遗物推断这两个齿轮至迟是西汉的遗物。记里鼓车必是通过齿轮系传动实现准确可靠的记程张衡的水运仪象和指南车也必是采用了齿轮系。可见汉代已对齿轮传动比有定量的认识这是机械学的重大进步。秦汉时期掌握的几种基本的、重要的机械传动原理为后世机械技术的发展打下了基础。  刘仙洲:《中国机械工程发明史》第一编第页科学出版社年版。陆敬严、田淑荣:《中国古代齿轮新探》同济大学科技情报站印。刘仙洲:《中国机械工程发明史》第一编第页科学出版社年版。《西京杂记》记载西汉巧工丁谖作“被中香炉”在任何位置均保持水平不致倾倒其持平装置和现代陀螺仪的万向支架相似反映出汉代机械学所达到的高度水平。机械与冶金技术的发展发明与应用机械要求有相应的制造技术。金属零部件的采用对机械制造又提出了更高的要求。冶金技术的发展使金属切削加工技术进入了一个新的阶段。近年在河北满城一号汉墓中出土的五铢钱其外圆上有车削或锉削的痕迹刀花均匀切削振动波纹清晰椭圆度很小。同墓出土的器物中还有铁锉、铁凿、三棱型青铜钻、青铜弩机和青铜箭头等。其中青铜弩机的结构相当复杂但加工精度和表面光洁度很高青铜箭头经过了抛光。以上表明当时的金属加工已达到了一定的水平。秦始皇陵出土的铜车马不仅反映了当时高超的冶铸技术也展示了各种机械联接方式如镶铸、铸焊、对焊、钎焊、过盈联接、销联接、铆接以及精确的孔加工技术和装配技术。王莽时中国已有先进的测量工具其结构和功能基本上与现代卡尺相同。(英)李约瑟:《中国科学技术史》(英文版)第四卷第二分册第页。

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