蒸汽机的发明与第一次技术革命

1784年，瓦特获得新的旋 转式蒸汽机专利。
同年，英国建立了第一座 以蒸汽机为动力的纺纱厂。


到1790年，瓦特蒸汽机几乎全部取代了老式的纽可门蒸汽 机。瓦特蒸汽机对整个工业技术产生了巨大影响，为整个 工业提供了一种“万能的原动机”。 1801～1804年，蒸汽机在棉纺织业已普遍采用，接着又迅 速扩展到其他轻、重工业部门。


瓦特（1736－1819）

1765年，瓦特发明了分离的 冷凝器。 1769年，制成装有分离冷凝 器的单动式蒸汽机，并取得 了专利。 1774年，瓦特采用铸铣汽缸 和炮筒镗床加工技术，解决 了汽缸的精密加工问题，试 制成功新的蒸汽机。 1776年，第一台实用型瓦特 蒸汽机在布鲁姆菲尔德煤矿 开始实际使用。


瓦特旋转式蒸汽机
第三节

蒸汽机时代技术的发展
工作机的革新和发展，要求蒸 汽机为它提供动力；蒸汽机的 发明又为工作机的普遍推广创 造了有利条件。 工作机和蒸汽机的普遍使用， 对机械的需要量迅速增长，导 致机器制造工业的同步发展。 工业革命是由蒸汽机和与之紧 密联系在一起的其他技术的发 展共同促成的。


对外贸易和海上掠夺是刺激 资本主义生产的直接动因之 一。 早期的资本主义国家，如葡 萄牙、西班牙和英国等，热 衷于海外扩张、殖民活动和 奴隶贸易，并展开了激烈的 竞争。资本主义势力扩展带 来了世界性的影响，欧洲殖 民主义者在亚洲、非洲和美 洲占领了大片土地。


资本主义海外贸易的发展， 极大地刺激了英国国内经济 和生产，纺织行业首先迅速 发展起来。


当时的燃料矛盾也对动力提 出了要求。 随着生产的发展，尤其是肥 皂业、冶金业、造纸业、印 刷业等高热工业的发展，木 材的消耗量急剧增加，出现 了燃料危机。 寻求新动力，满足日益增长 的机器大生产对动力能源的 需求，成了当时技术革命的 重大课题。


第二节

蒸汽机的发明和改进
蒸汽机的发明基于人们对蒸汽动 力和压力的认识，而人们对蒸汽 的认识又可以追溯到古希腊。 早在公元100年左右，亚历山大城 的希罗（Hero，又译为赫伦）曾 制造出一种按照喷射反作用原理 动作的雏形蒸汽玩具。
（一）纺纱机的发明与改进——珍妮机、水力纺纱机和骡机 棉纺织业分为纺纱和织布两 个主要部门，英国初期纺织 中心在兰开夏。 1733年，兰开夏的织布工兼 钟表匠约翰·凯伊（John Kay）发明飞梭，代替手工 投递，使织机效率提高一倍， 并使布面加宽。
凯伊和装有飞梭的织布机



1763年，兰开夏的织布工兼 木匠哈格利夫斯（Hargreaves） 发明了一种由一个手摇转轮 同时带动8个直立纱锭的纺纱 机，并以他的妻子珍妮的名 字命名为“珍妮纺纱机”。 珍妮机是一项重大的技术革 新，恩格斯称之为“从根本 上改变了英国工人状况的第 一个发明”。

纽可门蒸汽机
纽可门活塞式蒸汽机结构示意图
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1769年，英国土木工程师斯密 顿（J.Smeaton）对纽可门蒸汽 机进行了全面改进： 改造了锅炉，改进了点火、燃 烧方法，重新设计了炉壁，加 大阀门和管路尺寸。 设计制造了一个专用铣床，不 断改进零件和制造工艺，尤其 是汽缸镗孔方面，使蒸汽机效 率几乎提高一倍。
18世纪以前欧洲的纺车

二、工作机的革新和对新动力的要求

英国工业革命开始于工作机——纺织机械的发明。 一切发展的机器，都由三个本质上不同的部分—— 发动机、传动机构和工具机或工作机构成。 工业革命并不是开始于动力，而是开始于英国人称 为working machine（工作机）的那部分机器。 ——马克思


在纺纱机和织布机的革新 过程中，与之配套的一系 列机器，如净棉机、梳棉 机、自动卷纱机、漂白机、 染整机等，也都先后发明 出来。 整个棉纺织业已经完成了 由工场手工业向机器大工 业的过渡，实现了棉纺织 业整个部门的机械化。

（三）工作机的革新对动力提出了新要求

棉纺织业的机械化引起 了化工、原料、燃料、 运输等各个相应部门加 速机械化的连锁反应。 机器生产的规模日益扩 大，而动力却远远落后 于机器大发展对动力日 益增长的需求。
塞维利蒸汽机第一次真正地 将蒸汽变成动力，是历史上 付之于实际应用的第一部蒸 汽机。

“矿山之友”
（四）纽可门蒸汽机

1705年，英国锻工纽可门 （T.Newcomen）综合了巴 本的气缸活塞和塞维利的靠 冷凝蒸汽形成真空由大气压 力做功的优点，制成了第一 台较为实用的大气蒸汽机。 纽可门蒸汽机的抽水工作机 构和提供动力的蒸汽机已完 全分开，这就为把蒸汽机广 泛应用于其他工业领域提供 了可能性。



标志着纺纱机革新完成的是英国童工出身的发明家克伦普顿 （Crompton）发明的走锭精纺机——骡机。 1779年，克伦普顿把水力纺纱机和珍妮机的优点结合起来， 设计了一种用水力驱动的性能更好的“缪尔”纺纱机（mule， 骡机，意即混合机）。

（二）织布机的发明与改进——卡特莱特织布机

1785年，英国牧师卡特莱特 （Cartwright）发明水力驱动 的卧式自动织机，提高效率 40倍 。 1791年，第一座装配卡特莱 特织布机的工厂在曼彻斯特 建立。


（三）瓦特对蒸汽机的重大改进

英国仪器修理工瓦特（J.Watt） 对纽可门蒸汽机进行了根本性的 变革。 瓦特出生于苏格兰诺克镇，没有 受过系统的学校教育，18岁时被 送到格拉斯哥学习仪器制造术。 1763年，瓦特受命修理格拉斯哥 大学从伦敦购回的一台运转不灵 的纽可门机，得以仔细研究纽可 门机的结构。

早期资本主义工场手工业已经具有了生产社会化的资本主 义结构关系。分工协作有利于工具改革和专门化，便于建 立最佳的生产结构，为以机器操作代替手工操作，以自然 力代替人力，扩大生产规模创造了条件，并为机器制造准 备了熟练工人。
水（风）磨和钟表，这是过去传下来的两种机器， 他们的发展还在工场手工业时代就已经为机器时期做 了准备。 ——马克思


1797年，英国机械师亨利·莫 兹利（H.Maudsley）在制造 带有移动刀架的车床方面，迈 出了决定性的一步。 刀架的发明在机床发展史上占 有重要的地位，标志着金属切 削加工技术发生了质的飞跃， 从而为机床的全面发展创造了 条件。
亨利·莫兹利（1771－1831）

19世纪初，各种锻压设备和金属加工 车床、铣床、磨床、刨床、钻床、齿 轮及螺纹加工机床等陆续出现。 英国工程师惠特沃斯（J.Whitworth） 倡导机器零件螺纹标准化，改进螺纹 切削方法，制造的标准螺纹规可以测 出百分之一的误差。


1769年，英国理发师阿克莱特 （Arkwright）发明了用水力 作为动力的水力纺纱机。 1771年，阿克莱特在曼彻斯特 建立了第一个水力棉纺纱厂。 到l779年，该厂拥有几千个纱 锭并雇佣了300个工人。
1790年，使用阿克莱特水力棉 纺机的工厂已达150家之多， 大部分工厂拥有七八百工人， 资本主义工厂制度取代了家庭 手工业。


17～18世纪，真正把蒸汽动力用 于工业生产。
一、蒸汽机的早期发展 （一）对真空和大气压力的认识

蒸汽机从科学理论上起源于 对真空和大气压力的认识。 1643年，意大利物理学家托 里拆利（E.Torricelli）通过 著名的水银柱实验，发现并 测定了大气压力。 1647年，法国科学家帕斯卡 （B.Pascal）出版《关于真 空的新实验》。



1654年，德国物理学家格里 凯（O.von Guerick）在马德 堡进行了关于大气压力的半 球实验，这个著名的实验使 真空和大气压力的概念为世 人所接受。 1662年，英国化学家波义耳 （R.Boyle）发现了气体的体 积与压力成反比的定律。

（二）第一部活塞式蒸汽机的设计

1690年，法国物理学家、英国皇 家学会会员巴本（D.Papin，又 译为帕平）设计了第一部活塞式 蒸汽机。

工业革命（也称产业革命）是以生产技术上的革命性变革为 核心的，它的发生是近代资本主义生产发展的必然产物，是 由政治经济的相关条件所决定的。
一、资本主义生产的发展 （一）资本主义生产关系的发展为工业革命创造了重要前提

17～18世纪，欧洲各主要国 家先后取得了资产阶级革命 的胜利。 资产阶级革命废除了封建制 度，取消了封建割据和等级 制度等不利于资本主义发展 的种种束缚，为资本主义生 产方式的建立开辟了道路。

18世纪60年代，产业革命首先从英国最早发展起来的工业 部门是纺织业，确切地说是棉纺织业。

17世纪末，英国从荷兰引入棉 纺技术。棉纺织业技术基础薄 弱，设备简陋，而且在国内被 毛纺织业看作是最危险的竞争 者，受到种种限制和打击。 英国棉纺织业又受到品种优良 的印度棉布的强烈竞争，因此， 棉纺织业迫切要求革新技术。

巴本的设计以《一种获取廉价大 动力的新方法》为题发表。
巴本是第一个应用蒸汽在汽缸中 推动活塞，第一个指出蒸汽机的 工作原理，为以后活塞式蒸汽机 的发展开辟了道路。

（三）第一部应用于实际的蒸汽机——“矿山之友”

1698年，英国军事工程师塞 维利（T.Savery，又译为萨 弗里）制造了无活塞式蒸汽 机——“矿山之友”，直接 靠蒸汽冷却造成的真空把水 从矿井中吸上来，然后再通 过蒸汽将水压到更高的地方。

瓦特的伟大天才表现在1784年4月他所取得的专
利的说明书中，他没有把自己的蒸汽机说成是一种
用于特殊目的的发明，而把它说成是大工业普遍应 用的发动机。 ——马克思

1800年，瓦特入选英国皇家 学会。曾经工作过的格拉斯 哥大学授予瓦特名誉博士学 位。
1819年，瓦特在伯明翰逝世。 随着生产的发展，往复式蒸 汽机已经不能适应需要。 19世纪后期，热力学、材料 力学和冶金工业等都有了一 定的发展，因而汽轮机得到 了相应的发展。

新兴资产阶级为了扩大牧场 而增加羊毛的产量，实行 “圈地运动”，建立大规模 牧场。
到18世纪末，英国“圈地运 动”结束时，小农经济已基 本消灭，资本主义的大租佃 农场经营已占统治地位。

圈地运动和资本主义的发展打破 了昔日绚丽和恬静的乡村生活
（二）早期资本主义工业为工业革命提供了必要的物质技术条件
蒸汽机的发明与第一次技术革命

第一次技术革命也称蒸汽技 术革命，是指发生在18世纪 中期至19世纪，以纺织机械 的革新为起点，以蒸汽机的 发明和广泛使用为标志的技 术革命。这场革命整个地改 变了欧洲资本主义经济的技 术基础，实现了从手工业到 机器工业的转变。
第一节

第一次技术革命发生的社会条件
18世纪下半叶，以纺织机械变 革为发端，以蒸汽机的发明和 改进为标志的技术革命是近代 以来的第一次技术革命，对资 本主义生产的各个领域带来了 极其深刻的影响，从而掀起了 遍及欧洲资本主义世界的近代 产业革命。




1781年，瓦特设计了利用齿 轮机构带动飞轮转动的机械 装置，把活塞的直线运动变 为圆周运动。 1782年，瓦特又获得了两面 轮流受蒸汽作用的往复式蒸 汽机和利用输入蒸汽的1/2冲 程膨胀做功两项重要专利， 大大节约了蒸汽的消耗 ，提 高了效率。


1783年，瓦特采用了一套 连杆、曲轴传动机构制成 了第一台实用的旋转式蒸 汽机，同时还采用一套联 动装置，造成平行运动， 实现了各个进汽阀门随活 塞运动的自动启动过程。

16世纪，荷兰出现了风磨、行 军磨、马车磨等，后来德国工 程师又在手磨上安装了飞轮。 17世纪末18世纪初，水轮经过 不断改进，已成为一般动力机 械并广泛应用于矿山、冶炼、 锻造、造纸、制革等各个方面。
18世纪的水磨体系已经出现了 由工作机、传动机和动力机三 部分组成的机器系统的雏形。


（三）资本主义自由竞争迫切要求改进技术提高竞争能力


一、迅速发展的机器制造业

近代机器的产生和发展是从18世纪开始的。在近代机器产 生之前，工场手工业已经培育和造就了一批熟练的手工工 人，为机器制造工业提供了必要的技术基础。

工具机和动力机的制造和改进已经为机器制造工业大发展 创造必要的条件：
（1）蒸汽机为机器制造业提供了强大的动力机；


（2）创造了能够直接代替手工操作的机械装置。