世界机械发展史

• 2）制粉机和水车
最初是用石臼和木杵舂米粉或面，为了提高效率，在木杵 上装了一个手柄，手握手柄捣谷物。后来在手柄设了一个 支点，利用杠杆的原理，换成脚踏式的。后来人们发现可 以利用水流的动能代替人力的水冲自动式。后来由发现了 一种新的方法，把两块石头重合在一起，谷物放在两块石 头之间，转动上面的石头就可以加工面粉了，这就是磨。
• 5）印刷术
⑤活字技术的发展
第一个铸造铅字的人是谷登堡工厂劳动的工段长比塔·希埃法. 1770年库里斯特法·扎埃尔建立了美国第一家铅字铸造厂。 德比度·布尔斯和乔治·布尔斯兄弟发明铸字机，奠定今天美国 铅字铸造基础。 1822年英国威廉·恰奇设计了机械铸字的方法。 1883年奥托马·马根塔拉发明了这种机械. 1885年林·鲍伊德·本顿发明了一台极其精致的字母雕刻机. 1887年塔尔波特·兰斯顿设计了单一铸造铅字的机械——兰斯顿 型排铸机。 1886年，生产铅字的行业团体相聚会，成立了使用“点系统” 的委员会，进行了各种研究，决定一佩卡（1/6英寸）十二等分为 一个铅字。
• 3）钟表匠
②机械钟
13世纪制造出走时较准确的机 械钟，里面有摆轮或擒纵机构。 摆轮或擒纵机构——钟针能按 一定速度转动的调速装置。 欧洲最早的机械钟是图1所画 的重锤式机械钟，这也是欧洲最 早的一种依靠擒纵装置进行守时 的计时器。
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• 3）钟表匠
②机械钟
图2画出了这种机械钟主要工作机构的简化图。 这种钟以一个重锤提供驱动力，悬挂重锤的绳子 缠绕在一根轴上，重锤下落，带动轴转动，并将 转动传递给守时机构。守时机构包括一套擒纵装 置和横摆，擒纵装置主要由棘轮和带棘爪的心轴 组成，心轴上方与横摆相连。当棘轮在重锤的带 动下转动，上方的轮齿推开心轴上部的棘爪，使 心轴转过一个角度，而这样刚好又使心轴下部的 棘爪转过来挡在下方轮齿的去路上，棘轮继续转 动将它推开后，心轴就转回原来的位置，完成了 一次摆动。心轴每摆动一次，棘轮都转过一个相 同的角度，而这种摆动的频率通过连在心轴上的 横摆得到控制，从而具有等时性(如同单摆的等 时性一样，这种等时性是可以用经典力学证明 的)，这样，将棘轮的运动通过中轴传递给表盘 上的指针，指针就可以匀速转动了。
• 1）人类和工具
②神殿的自动开闭门
2000年前的古希腊，有一个非常出色 的技师叫希罗，他制造出了神殿自动 门、神水自动出售机、里程表等。神 殿自动门当有人拜神时，点燃祭坛上 的油火，油火产生的热量就会使一个 箱子里的空气膨胀，球形容器内的空 气因膨胀产生压力，把容器内的水挤 到桶内，桶内水多了，在重力作用下 带动大门转轴转动，门就打开了。当 火熄灭后，空气受冷缩小，大门于是 就会关闭。当时的人们由于没有什么 科学知识，还以为是神仙显灵，为他 们开门呢！其实这种装置也就是现在 人们经常使用的发动机的原理。
为了更好地理解现在我们所使用的、维持我们生活的各种复杂的 机械，重要的是首先了解一下最初所使用的极其简单的机械是怎 样发展成为复杂机械的这一过程。
1、技术的萌芽
• 1）人类和工具
原始生物
鱼类 、两栖类、爬
猿人
三十五亿年前
行类、哺乳类
一百万年前
人
二十亿年前
树上的类人猿到地下寻找食物，手里拿着木棒、石块打猎和保
公元前2000年左右，居住在古埃及亚历山 大地方的工匠基特希比沃斯制作了一种特殊的 漏壶，这种漏壶可以使水少许而均匀地按固定 的速度从上部流进圆筒形容器里。将浮标插入 容器内，浮标上放一个小偶人，随着水的增加 浮标也上升，小偶人手中拿着的指示棒就能指 示出表示时间的线，这种线是刻划在圆筒周围 上的分度线，可以表示时间。表示这种时刻的 分度因月份不同其间隔也不同。古时候人们把 白天和夜间分成十二等分作一小时的时间长度， 所以，如果是夏季和冬季的话，一小时的长度 也是不同的。
脚踏踏板是最简单的驱动装置，到中世纪结束的时候， 这种方法被应用于多种机械。另外，脚踏踏板使其转 动的装置——曲轴，很早也被发明出来了，它是把往 复运动变为旋转运动的最重要的方法之一。
• 4）从辘轳到车床
• 5）印刷术
①印刷的开始
语言是人相互之间表达思想意识的最重要工具， 但是用语言表达意志，其范围过小，只能在极少数 人之间互相表达。为了向更多的人表达思想或说明 问题，就需要把语言记录下来，人类就发明了文字， 开始记录各种事情。
钻木取火
弓钻钻孔
• 1）人类和工具
公元前三~四千年左右，人类发现金属，学会熔炼，制造出任 意形状的青铜工具。
• 1）人类和工具
①简单工具
自古以来被称之为五种简单的机械： 杠杆、车轮、滑轮、斜面和螺旋
今天，这些简单的机械作为机械技术的基础仍占有极其重要 的地位 古代埃及金字塔的建造就是这五种简单机械的典型应用。
• 3）钟表匠
②机械钟
13世纪制造出走时较准确的机械 钟，里面有摆轮或擒纵机构。 摆轮或擒纵机构——钟针能按一 定速度转动的调速装置。 1360年，德国的亨利·德威克为法 国国王查理五世制造了一架重227千 克、长9.8米的大钟，至今这座钟仍 然安放在巴黎的正义宫内，它是现 存的欧洲最早的金属机械钟，堪称 欧洲金属钟的“老祖宗”。 十五世纪末，德国贝塔·亨赖茵用 发条代替砝码，从而制成小型的机 械钟——怀表（纽伦堡的鸡蛋）
• 5）印刷术
⑥中国的活字印刷术
公元1041~1048年，平民出 身的毕升用胶泥制字，一个字 为一个印，用火烧硬，使之成 为陶质。排版时先预备一块铁 板，铁板上放松香、蜡、纸灰 等的混合物，铁板四周围着一 个铁框，在铁框内摆满要印的 字印，摆满就是一版。然后用 火烘烤，将混合物熔化，与活 字块结为一体，趁热用平板在 活字上压一下，使字面平整。 便可进行印刷。
• 3）钟表匠
远在公元前，人们为了使农业劳动有规律，把一年分为365天， 昼夜12等分。 如何测量一日的长短呢？ 日晷，刻有因季节不同而不同的分度，阴天和夜晚不能使用； 漏壶，底部钻有一小孔的桶，即使晚上也能计时； 沙漏， 以上的计时器，十分不准确，必须有人经常监视，十分不方便。
• 3）钟表匠
①基特希比沃斯的漏壶
十七世纪中叶，出现了钟表店铺，由于制作齿轮和细轴的需要， 发展了车床和钻床，店铺成了最好的培训学校，后来钟表匠利用 积累的技术发明了纺织机、珍妮机、蒸汽轮船等等。 1679年，罗伯特·虎克将游丝和摆轮安装到钟表里取代振摆，这 种钟表就可以装在船上了。1679年，他发表了应力和应变的比例 关系——著名的胡克定律。 1736年，英国的哈里逊设计出一种精确的精密计时器，可以消 除温度的影响，是一种精确的航海钟表。
• 5）印刷术
③印刷机的改进
木制螺纹换成铜制螺纹——16世纪初纽伦堡的丹尼尔。 压板提起，印刷机则使斜面向下部滑动——达芬奇。 弹簧和平衡锤组装在一起，挤压结束时，台子使其自动移动— —17世纪初荷兰布拉沃。 动力印刷机取代手动印刷机——17世纪末，英国纽尔逊教授。 制造全金属印刷机——19世纪初英国斯坦霍普伯爵。 把螺纹改成三头螺纹，提高了速度——1796年阿达姆·拉梅基。
卫自己。这是天然工具，后来他们敲击和磨制加工木棒和石块， 开始有意识制造可以满足某种目的的容易使用的工具。
• 1）人类和工具
“使用工具”的创举是创造出人类的决定因素。
使用工具劳动，大脑逐渐发达起来，后来学会使用火，生活 发生变化，吃火烤或煮熟的动物和植物，食物丰富起来，生活 得到改善。
“火的发现和利用”对人类来说具有十分重大的意义。
• 5）印刷术
⑥中国的活字印刷术
活字印刷术的发明是印刷史上一次伟 大的技术革命。活字印刷的方法是先制 成单字的阳文反文字模，然后按照稿件 把单字挑选出来，排列在字盘内，涂墨 印刷，印完后再将字模拆出，留待下次 排印时再次使用。北宋庆历间（10411048）中国的毕升（？-约1051）发明的 泥活字标志活字印刷术的诞生。他是世 界上第一个发明人，比德国Ｊ.谷登堡活 字印书早约400年。
世界机械发展史
第一章 揭开技术发明的序幕
• 1、技术的萌芽 • 2、工业革命 • 3、动力的发展与进步 • 4、电的利用
1、技术的萌芽
我们人类的生活无不与机械有关，早晨起床时，穿在身上的 衣服是用机械织成的布制作的；吃早饭时，所使用的电锅和烤面 包箱等也是用机械制造的；喝茶时，使用的开水也是使用工厂里 制造出来的燃料——煤气烧开的，白天乘坐的电车、汽车等也都 是机械，而且，道路也是用机械修筑的。
另外，我们居住的房子、城市里高高耸立的多层建筑也都是用机 械盖起来的。
因此，我们随时随地都在享受着机械带来的恩惠。
这些机械是怎样制造出来的呢？最初的机械，当然不象现在的机 械这样复杂，但正是这样极其简单的机械代替了人的手脚，被人 们所使用，并逐渐发展起来了，最后才成为今天这个样子。而且， 今后机械发展的趋势是将会越来越复杂。
中世纪的欧洲，宗教极其盛行，有数量可观的富 丽堂皇的教堂和寺院，教堂还是学问中心，教堂必 须向众多的教徒宣讲各种教义。被考虑出来的就是 木板印刷（分块印刷）。
• 5）印刷术
①印刷的开始
木板印刷：在细腻的木板 上雕刻，涂上油墨，然后将 纸放在版面上印刷，这种方 法只能印刷一面。 1418年印刷了欧洲最古老 的美术版画——著名的布拉 塞尔的圣母像。 1423年，印刷了“耶稣圣 人像”。 1440年，印刷了十二页的 “波梅留”。 1447年，威尼斯一座修道 院请波罗尼亚的画家复制印 刷了拉丁文的书法和诗稿。
• 5）印刷术
②谷登堡的印刷机
1450年，德国的约翰·谷登堡使用了铅字和印刷机进行了印刷。这 台印刷机是由葡萄液挤压机改进的，印刷了“四十二行拉丁文圣 书”，印刷时不会蹭到纸的反面，可以两面印刷。
• 5）印刷术
②谷登堡的印刷机 1462年，谷登堡的印刷厂在战火中被烧掉，印刷工人流离各地， 这样，印刷术也就传到世界各地。 谷登堡的印刷机是通过木制的螺纹和杠杆来操纵的，杠杆插在螺 纹中间的孔中，当通过螺纹和杠杆转动时，螺纹的下部压到板上， 向下给与压力，就可以印刷了。
• 2）制粉机和水车
• 2）制粉机和水车
①罗马型水车 卧式水车：石磨和水车的轴都是垂直的。 立式水车： 转动顺利，用木制齿轮，把水平轴的转动传递给垂直轴 简单齿轮：圆板周围按一定的间隔插上小圆棒。
• 2）制粉机和水车
②水车的利用
水车就是利用自然力的最早的动力。 东方也造出了水车用于磨面（公元 650年），在桃山时代，使用大型灌溉 用水车，直径有15米。 水车的动力应用到锻造工作。 水车的动力应用到炼铁风箱操作，为 了保证从水车到风箱的运动传递，发明 了连杆机构。 技术工作是改善人类生活的基础，是 极其重要的。 水车其他方面的应用：粉碎矿石、锯 木头、驱动深井汲水泵。
• 5）印刷术
③印刷机的改进
制作了铁制印刷机（哥伦比亚 式印刷机）——1813年美国乔 治·格拉玛。 制造了连杆铁制印刷机，施加 的压力平均——欧戴斯·塔夫脱。 制成更加完善的“华盛顿印刷 机”——1829年萨缪艾尔·露斯特。
• 5）印刷术
④动力印刷机
1811年德国人富利德里奇·凯尼希在伦敦制造出汽缸式印刷机。 1830年阿伊扎克·阿达姆兹设计出美国第一台动力印刷机。 1830年罗伯特·胡制造出美国第一台汽缸式印刷机。 1846年他的儿子理查德·马契·胡制成了胡式转轮印刷机。一小 时可印二万张纸。 1861年凯尼希发明了自动进纸装置，大幅提高速度。 1865年威廉·巴洛克将印刷用纸卷在滚筒上，印刷前用安装在汽 缸上的锯齿状刀切断纸，提高了效率。 1891年，阿尔·胡公司制作了六倍型报纸转轮印刷机，每小时可 以印刷2万4千份报纸。
• 3）钟表匠
②机械钟
1538年，伽利略从教堂的挂灯的摆动意外发现了振摆的等时性。 但是利用这种性质制成振摆钟的却是荷兰物理学家惠更斯， 1660年制成。但是在航海中因船的摇摆而不能使用。 1680年，伦敦钟表匠克莱曼发明了锚形擒纵轮，这种擒纵轮是 通过和振摆一起运动的卡子摆来控制擒纵轮动作的。
• 3）钟表匠
• 4）从辘轳到车床
水车的圆木棒和钟表的精密零部件需要准确加工。
将绳子系在要切削的木棒上，交替拉动绳子的两端， 棒子就可以转动了。再用刀具接触木棒，就可以顺利 地切削圆棒。将绳子系在一根木棒“桥”（这叫做木 条）上，该“桥”是安装在一根较高的棒子上，再将 绳子绕在工件上，在下端安上一个踏板。而且，用脚 踏下面的踏板，工件就可以左右转动。高棒上的木条 就起了弹簧的作用。这种简单车床叫钢球车床