试谈技术创新的历史演进(doc 9页)

第三讲

技术创新的历史演进

一、工场手工业经济时代的技术创新

工场手工业经济时代，推动工业生产力发展的，最初不是发明家和企业家，而是商人。商业的需要，推动着产品的产量增加和手工工具的改良。当时，手工工具的发明和创新，依靠的是工匠的经验和技艺，工匠集发明者与创新者于一体，其成果便直接在手工业工场得到应用。工场手工业时代的工具创新是由许多工匠渐进式创新集成的，以至从现有的资料中无法分清是怎样发明的。如玻璃产品的制造和工艺创新。

二、机器工业经济时代的技术创新

❖机器工业时代的技术创新首先出现在英国，英国的工业革命是从纺织机的发明与应用开始，历经蒸汽机的发明与应用，机床的发明与应用，形成了较为完整的机器工业技术体系。这一过程是工具机、动力机、传动机的发明与创新交互作用的过程。这一时期机器的创新同时伴随着产业化的过程。

（一）纺织技术——工业革命的源头

❖1733年英国钟表匠凯伊（J.Kay,1704 — 1774）发明了飞梭，使织布效率提高了一倍，并使布面加宽。结果纺纱与织布不协调，长期发生“纱荒”。曾当过木工的织布工人哈格里沃斯（ J.Hargreaves 约 1720 — 1778 ）发明了竖锭纺车，以他女儿的名字命名为“珍妮机”并于 1770 年登记了专利。消除了纺纱和织布的瓶颈，成了产业革命的火种。

❖1769 年理发师阿克赖特发明了水力纺纱机，生产率提高了 10 倍。如此动力问题引起广泛的关

注。

（二）蒸汽机的发明、制造与使用

发明蒸汽机的动因

蒸汽动力机的发展

♦公元前120年，古埃及亚历山大的希罗，制成用蒸汽的力量带动的简单的机械传动装置。♦1679年，法国工程师巴本(1647一1712年) 研制出了一种“蒸煮器”，蒸煮器”就是现代人们常用的高压锅。

♦1690年，巴本制成了第一台单缸活塞式蒸汽机。

4、1698年，英国工程师萨弗里(1650—1715年)又发明蒸

汽泵。它的直接目的是抽水。蒸汽泵是第一台投入实用的蒸汽机。

5、1705年，英国工程师纽可门(1663—1729年)与萨弗里

一起探讨改进方案，造出了一台蒸汽机。

6、1769年，瓦特造出了第一台样机并不断改进蒸汽机

纽可门的蒸汽机

瓦特蒸汽机的发明原因

到了工业革命时期，由于工业生产对于动力

机的需要空前增长，但纽可门蒸汽机只能用于矿山抽水，不能满足新的需要；加上力学，机械学的发展，钢铁冶炼和制造工艺的提高，瓦特蒸汽机应运而生。

瓦特蒸汽机发明的进程

♦1765年，瓦特想出了在汽缸之后再加一个冷凝器的主意。

♦1769年，瓦特造出了第一台样机，并获得发明冷凝器的专利。

♦1781年，瓦特改变了蒸汽机只能直线做功的状态。

♦1782年，瓦特进一步设计出了双向汽缸，使热效率又增加了一倍。

♦1790年，瓦特机几乎全部取代了老式的纽可门机

♦瓦特后来又发明了离心调节器，它使输入的蒸汽不致太多或太少。

瓦特与他的蒸汽机

❖瓦特蒸汽机发明的进程

❖1766 年罗巴克与瓦特签订合同，

赞助瓦特进行新式蒸汽机的试制。1769 年制出了第一台样机。同年，瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。

❖博尔顿赞助瓦特，1781 年底，瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利。

❖１７８２年，瓦特根据这一设想，试制出了一种带有双向装置的新汽缸。由此瓦特获得了他的第三项专利。把原来的单项汽缸装置改装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽，这是瓦特在改进纽可门蒸汽机的过程中的第三次飞跃。通过这三次技术飞跃，纽可门蒸汽机完全演变为了瓦特蒸汽机。

❖

1784年，瓦特以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装取得了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第

四项专利。

1788年，瓦特发明了离心调速器和节气阀；1790年，他又发明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽机发明的全过程。

蒸汽机的使用与影响

❖1807 年美国富尔顿制造了木制蒸汽轮船。 1814 年英国的发明家史蒂芬森设计成功第一台蒸汽机车，这台能牵动 30 多吨货物的机车用来运煤。 1790 年首次采用了蒸汽动力鼓气炼钢。工程师贝塞麦发明了大炮炮筒的来复线结构，为了炼出合格的钢铁作炮筒，他在 1856 年发明了转炉炼钢。1864 年德国西门子（ W.Siemens,1823 — 1885 ）和法国人马丁发明了平炉炼钢。

(三)机器制造技术

❖各种机器的出现，带动着机器制造技术的发展。1775年工程师威尔金森改革了斯米顿制造的镗床，提高了加工精度，用它加工的汽缸内径的误差只有1毫米。1797年，英国机械师享利·毛兹利制造出了全金属的大型车床，车床上装有滑动刀架，改变了以往用手拿工具进行加工作业的方法，克服了手工操作很难按尺寸要求加工的缺陷，使得一般工人也能迅速而准确地加工部件。这两项发明在机床发展史上占有重要地位，标志着金属加工技术发生了质的飞跃。

❖到19世纪50年代，龙门刨床、铣床、钻床、打孔机、开槽机等机床先后问世，机器制造业完成了从手工向机器操作的过渡，并且进入了用机器制造机器的时代。

❖(四)钢铁冶炼技术

英国18世纪以前用木炭炼铁，18世纪后由于木炭短缺改用煤炼铁。但英国煤炭中含有硫等杂质，所炼出的铁质地很脆，难以使用。1735年，英国人达比首先发明了把煤炭炼焦炭，再用焦炭炼铁的方法。燃料问题的解决使英国的铁产量迅速增长。

❖到1750年钟表匠享兹曼发明了用坩埚炼钢的方法，坩埚用耐火泥制成，将生铁投入坩埚后将埚封闭，由于铁水与空气隔绝，炼出的钢相当纯净。 1784年，工程师享利·科待又发明了搅炼法，让铁水在不停的搅动中脱碳，冷却后锻压即成熟铁。搅炼法的出现为精炼优质铁开辟了一条广阔的道路。到18世纪末，英国已成为欧洲重要的钢铁出口国，率先进入钢铁时代。

(五)化工技术

❖1746年，英国医生罗巴克发明铅室制造硫酸的方法，由此开始了硫酸的工业化生产。

❖1791年，法国医生路布兰发明了以氯化纳为原料的制碱方法。

❖19世纪40年代，德国、英国等欧洲国家陆续建立了磷肥厂、氮肥厂、钾肥厂，使化肥工业获得发展。

❖1856年英国人帕金建成了世界第一个合成煤焦油染料工厂。

机器工厂制

❖18世纪下半叶以蒸汽动力产生与运用为标志的产业革命诞生了现代意义上的工厂制度，也产生了与之相适应的大工业生产方式。