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方圖: 實際的中國古代機械應該不止這些。
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中國古代的機械
公元前8000~前2800年期間出現了陶輪(制陶用轉臺),農具大約出現在公元前6000~前5000年,除石斧、石刀外,還有石鋤、石鏟、石鐮、蚌鐮、骨鐮和骨耜。石斧和石刀上已有用硬質砂子磨削而成的孔。
中國在大約40~50萬年前,就已出現加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖狀器等原始工具。4~5萬年前出現磨制技術,許多石器都已比較光滑,刃部也較鋒利,并有單刃、雙刃、凸刃、凹刃和圓刃之分。
杠桿、滑輪,物理學上稱作簡單機械。杠桿的使用或許可以追溯到原始人時期。當原始人拾起一根棍棒和野獸搏斗或用它撬動一塊巨石,他們實際上就是在使用杠桿。石器時代人們所用得石刃、石斧,都用天然繩索把它們和木柄捆綁在一起,或者在石器上鑿孔,裝上木柄。這表明他們在實踐中懂得了杠桿得經驗法則:延長力臂可以增大力量。
1.杠桿在中國的典型發展——秤(天平)
杠桿在中國的典型發展是秤的發明和它的廣泛應用。在一根杠桿上安裝吊繩作為支點,一端掛上重物,另一端掛上砝碼或秤錘,就可以稱量物體的重量。古代人稱它“權衡”或“衡器”。“權”就是砝碼或秤錘,“衡”是指秤桿。迄今為止,考古發掘的最早的秤是在長沙附近左家公山上戰國時期楚墓中的天平。它是公元前四到三世紀的制品,是個等臂秤。不等臂秤可能早在春秋時期就已經使用了。古代中國人還發明了有兩個支點的秤,俗稱銖秤。使用這種秤,變動支點而不需要換秤桿就可以稱量比較重的物體。這是中國人在衡器上的重大發明之一,也表明中國人在實踐中完全掌握了阿基米德杠桿原理 。
2.桔槔
桔槔是在一根豎立的架子上加上一根細長的杠桿,當中是支點,末端懸掛一個重物,前段懸掛水桶。當人把水桶放入水中打滿水以后,由于杠桿末端的重力作用,便能輕易把水提拉至所需處。桔槔早在春秋時期就已相當普遍,而且延續了幾千年,是中國農村歷代通用的舊式提水器具。
3.轆轤
轆轤也是從杠桿演變來的汲水工具。據《物原》記載:“史佚始作轆轤”。史佚是周代初期的史官。早在公元前一千一百多年前中國已經發明了轆轤。到春秋時期,轆轤就已經流行。轆轤的制造和應用,在古代是和農業的發展緊密結合的,它廣泛地應用在農業灌溉上。轆轤的應用在我國時間較長,雖經改進,但大體保持了原形,說明在3000年前我們的祖先就設計了結構很合理的轆轤。解放前在我國的北方缺水地區,仍在使用轆轤提水灌溉小片土地。現在一些地下水很深的山區,也還在使用轆轤從深井中提水,以供人們飲用。在其它工業方面,有使用牛力帶動轆轤,再裝上其它工具用來鑿井或汲鹵的。
古代的獨輪車
獨輪車的創始者據說就是三國時的蜀相諸葛亮,它的前身就是木牛流馬。這種獨輪車,在北方漢族與排子大車相比身形較小,俗稱“小車”,在西南漢族,用它行駛時“嘰咯嘰咯”響個不停,俗稱“雞公車”。江南漢族因它前頭尖,后頭兩個推把如同羊角,俗稱“羊角車”。古時候,女子結婚后回娘家時,用的就是這種獨輪車,回娘家時,丈夫推著車子,妻子坐在上面,就這樣兩人雙雙回到娘家。獨輪車在當時是一種既經濟而用得最廣的交通工具,這在交通運輸史上是一項十分重要的發明。在運輸工具方面,人力和水力并用,在技術上有進一步發展。南朝祖沖之所造日行百里的所謂千里船和南朝粱侯景軍中的160槳快艇,都是人力推進的快速艦艇,南北朝時期出現了車船。唐代的李皋對車船的改進起了承前啟后的作用。上古時代的運輸,全靠手提、頭頂、肩扛、背負、橇引完成。后來,又以馬、牛來馱運,隨著農業、畜牧業和手工業生產的發展,產品不斷增多,交換也開始發生,產生了對運輸工具的要求,逐步創造出滾木、輪和軸,最后出現了車這種陸地運輸工具。原始的車輪沒有輪輻,這種車輪在漢、唐時代著作中稱之為“輇”。《左傳》記載,曾做過夏王朝“車正”(車輛總管)的奚仲最善于造車。夏代前后,出現了無輻條的輇和各種有輻條的車輪;漢代陸賈的《新語》中還說奚仲“撓曲為輪,因直為轅”,創造了有輻的車輪。由輇發展到輪,使車輛的行走部件發生了一次大變革,為殷代造車奠定了基礎。殷商和西周時已有相當精致的兩輪車。陸上交通運輸工具不斷發展。1980年出土的秦始皇陵銅車馬代表了當時鑄造技術、金屬加工和組裝工藝的水平。如東漢以后出現的指南車記和里鼓車。
記里鼓車
記里鼓車是配有減速齒輪系的古代車輛,因車上木人擊鼓以示行進里數而得名,一般作為帝王出行儀仗車輛,至遲在漢代已問世。其工作原理是利用車輪在地面的轉動帶動齒輪轉動,變換為凸輪杠桿作用使木人抬手擊鼓。每行走一里擊鼓一次。從它的內部構造來說,所應用的減速齒輪系統已相當復雜,可以說是現代車輛上計程儀的先驅。
槳輪船
中國人于公元418年發明了槳輪船,這在一份中國水軍行動的報告中已有記載。這次行動是劉宋的一位水軍將領王鎮惡指揮的。公元494—497年,祖沖之制造了一艘改進的船只,被稱為“千里船”,它不用風力,一天能行很遠。它代表了早期設計的將輪船。梁朝水軍將領徐世譜,公元552年跟侯漫作戰時使用了“水輪船”(即槳輪船)。另一位將軍黃法氍公元573年在黎陽的圍攻戰中制造并使用了“步艦”(用腳操作的槳輪船)。公元782—785年,杭州知府李皋改進了槳輪船。1168年,水軍將領史正志制造成了一只排水量達200噸的戰艦,由12年葉片組成的槳輪來驅動。程昌寓制造成100米長的輪船,能載七八百人。公元12世紀我國已造出大輪船可達到長120米、寬1.37米和桅桿高24米多,船上的工作人員可達200人。在第一次鴉片戰爭期間,中國在抗英戰斗中還使用了這種槳輪船。 英國人認為中國人看到英國海軍的槳輪船而很快仿制出來的,殊不知中國人到那時使用這種船已有1600年了。
扇車
公元前一世紀,西漢時我國已有揚去谷物中的秕糠用的風車(扇車)。歐洲約一千四百年后才有類似的風車。 扇車主要用于清除谷物顆粒中的糠秕,由車架、外殼、風扇、喂料斗及調節門等構成,工作時手搖風扇,開啟調節門,讓谷物緩緩落下,谷殼及輕雜物被風力吹出機外。
石磨
魯班是中國古代一位優秀的創造發明家。他生活在春秋末期,叫公輸班,因為他是魯國人,所以又叫魯班。據說他發明了木工用的鋸子、刨子、曲尺等。他還用他的智慧,解決了人們生活中的不少問題。在魯班生活的時代,人們要吃米粉、麥粉,都是把米麥放在石臼里,用粗石棍來搗。用這種方法很費力,搗出來的粉有粗有細,而且一次搗得很少。魯班想找一種用力少收效大的方法。就用兩塊有一定厚度的扁圓柱形的石頭制成磨扇。下扇中間裝有一個短的立軸,用鐵制成,上扇中間有一個相應的空套,兩扇相合以后,下扇固定,上扇可以繞軸轉動。兩扇相對的一面,留有一個空膛,叫磨膛,膛的外周制成一起一伏的磨齒。上扇有磨眼,磨面的時候,谷物通過磨眼流入磨膛,均勻地分布在四周,被磨成粉末,從夾縫中流到磨盤上,過羅篩去麩皮等就得到面粉。許多農村現在還在用石磨磨面。磨,最初叫硙(wei),漢代才叫做磨。磨有用人力的、畜力的和水力的。用水力作為動力的磨,大約在晉代就發明了。水磨的動力部分是一個臥式水輪,在輪的立軸上安裝磨的上扇,流水沖動水輪帶動磨轉動,這種磨適合于安裝在水的沖動力比較大的地方。假如水的沖動力比較小,但是水量比較大,可以安裝另外一種形式的水磨:動力機械是一個立輪,在輪軸上安裝一個齒輪,和磨軸下部平裝的一個齒輪相銜接。水輪的轉動是通過齒輪使磨轉動的。這兩種形式的水磨,構造比較簡單,應用很廣。
古代播種機械—耒耜
我國很早就發明了耒耜,用耒耜來翻整土地,播種莊稼,進行農業生產。后來,隨著農業生產的發展,人們又將耒耜發展成犁。“工欲善其事,必先利其器”,對于農業生產工具的重視,也反映了我國古代農學水平的提高,中國第一部農具專著陸龜蒙的《耒耜經》雖然篇幅很短,但卻詳細記載了當時江東地區所普遍采用的一種水田耕作農具“曲轅犁”。曲轅犁改直轅為曲轅,犁架變小,輕便靈活,起土省力,效率高,從而改變了二牛抬杠的牽引方法。后來由于牛耕的出現和冶鐵業的興起,戰國時期便出現了鐵制的耕犁,河北易縣燕下都遺址和河南輝縣都出土過戰國時期的鐵犁鏵。鐵犁鏵的發明是一個了不起的成就,它標志著人類社會發展的新時期,也標志著人類改造自然的斗爭進入一個新的階段。漢代的農具鐵犁已有犁壁,能起翻土和碎土的作用。
耬車
中國是世界上機械發展最早的國家之一。中國古代在機械方面有許多發明創造,在動力的利用和機械結構的設計上都有自己的特色。中國勞動人民很早以前己經懂得用牛、馬來拉車了,到2500多年以前,牲畜力己被利用到農業生產方面,當時人們除了利用牲畜馱拉運輸外,并利用牲畜來幫助耕田和播種。
在戰國時期就有了播種機械。我國古代的耬車,就是現代播種機的始祖,因播種幅寬不一,行數不同,漢武帝的時候,趙過在一腳耬和二腳耬的基礎山,創造發明了能同時播種三行的三腳耬。一人在前面牽牛拉著耬車,一人在后面手扶耬車播種,一天就能播種一頃地,大大提高了播種效率。漢武帝曾經下令在全國范圍里推廣這種先進的播種機,還改進了其他耕耘工具,加以提倡代田法,對當時農業生產發展起了推動作用。
最原始的織機——原始腰機
著名的中國科技史家、英國倫敦皇家學會會員李約瑟博士(Joseph Needham)在其著作《中國科學技術史》中說:“中國人賦予織造工具一個極佳的名稱:機。從此,機成了機智、巧妙、機動敏捷的同義詞。”織機可能是最美妙、最精巧的一項,因為絲織水平與織機的類型和構造有著極其密切的關系,先進的織機技術是絲織物品種、花樣不斷完善的基礎。
在古代,世界各國均有織機的發明,但唯獨中國的織機是最完善和最先進的,這也是中國在漫長歲月中始終保持著絲綢大國地位的重要因素之一。一般說來,織造過程須完成開口、引緯、打緯、卷取、送經五大運動,織機上的部件就是根據這些運動設置而加以不斷的完善的。
古代的編織技術大致分為兩種:一種是“平鋪式編織”,即先把線繩水平鋪開,一端固定,使用骨針,在呈橫向的經線中一根根地穿織。另一種則是“吊掛式編織”,把準備好的紗線垂吊在轉動的圓木上,紗線下端一律系以石制或陶制的重錘,使紗線繃緊。 織作時,甩動相鄰或有固定間隔的重錘,使紗線相互糾纏形成絞結,逐根編織。使用這種方法,可以編織出許多不同紋路的帶狀織物。人們發現,如此編織速度太慢,而且織品的密度不夠均勻。經過長期的摸索實踐,原始腰機誕生了。
原始腰機的主要工具有:前后兩根橫木,相當于現代織機上的卷布軸和經軸。它們之間沒有固定距離的支架,而是以人來代替支架,用腰帶縛在織造者的腰上;另有一把刀、一個杼子、一根較粗的分經棍與一根較細的綜桿。織造時,織工席地而坐,依靠兩腳的位置及腰脊來控制經絲的張力。通過分經棍把經絲分成上下兩層,形成一個自然的梭口,再用竹制的綜桿從上層經絲上面用線垂直穿過上層經紗,把下層經紗一根根牽吊起來,這樣用手將棍提起便可使上下層位置對調,形成新的織口,眾多上下層經紗均牽系于一綜,“綜合”一詞便由此。 當緯紗穿過織口后,還要用木制砍刀(即打緯刀)打緯。杼子可能是一根細木桿,也可能是骨針,上面繞有緯絲。
原始腰機已經有了上下開啟織口、左右穿引緯紗、前后打緊緯紗三項主要運動,具備了最基本的紡織織造功能, 展示了構成織物的基本原理,與編織技術比較,是一大飛躍。原始腰機實現了經緯紗縱橫交織,織成了布帛,從而使人類告別了草衣木食的蒙昧時代,進入了服用紡織品的文明時代。
原始腰機是世界上最古老、構造最簡單的織機之一,我國早在新石器時代已有出現。浙江河姆渡遺址、良渚文化遺址、江西貴溪春秋戰國墓群中都出土了一些腰機的零部件,如:打緯刀、分經棍、綜桿等。在云南石寨山遺址出土的漢代銅制貯貝器的蓋子上有一組紡織鑄像,生動地再現了當時的人們使用腰機織布的場景。
鐵犁
公元前6世紀,中國人發明了鐵犁。歐洲人到17世紀才使用鐵犁,比中國晚了二千三百年左右。公元1050年,中國人還發明了犁鏡,給犁裝上犁鏡,便于翻土,從而提高了農業產量。大約公元前3500年,米索不達米亞平原農夫發明了牛拉犁具。犁是人類早期開始耕地的農具,中國人大約自商代起已使用耕牛拉犁,木身石鏵。公元前500年,歐洲農夫造出了鐵犁,犁前有二個輪了和一個犁刃(即犁鏵)。中國戰國時期在木犁鏵上套上了V形鐵刃,俗稱鐵口犁。犁架變小,輕便靈活,更可以調節深淺,大大提高了耕作效率。歐洲人于1700年代開始用先進的羅瑟蘭犁、蘭塞姆金鐵犁和播種機。1830年美國移民開始用迪爾銅犁,其他各大洲也開始用銅犁。總之,犁的發明、應用和發展,凝聚了中國人和世界其他各位發明家的心血,并顯現了他們的智慧。
紡紗
紡紗原就屬於一項非常古老的活動,自史前時代以起,人類便懂得將一些較短的纖維紡成長紗,然後再將其織成布。 所謂的紡紗,乃是取動物或植物性纖維運用加撚的方式使其抱合成為一連續性無限延伸的紗線,以便適用於織造的一種行為。
紗本身的撚度會使纖維自然而緊密的抱合在一起,因而非常有利織造或針織。其中紗的撚度與紗的直徑有關,測量的方式是由每一吋紗中有幾轉來決定,並以低、中或高來表示,通常撚度愈高即紗的轉數越多的,表示紗的強度愈好。低撚紗常用來製造平滑,光澤或柔軟無光的織物;反之,具皺摺感或表面粗硬的織物則需要高撚紗來製造。
紡紗技術的演進
1.雙手搓捻
大多數天然纖維,例如羊毛、棉花等等,只有幾吋長,所以必須先把它們搓成長紗,然後才能織布,最先採用這個辦法的,大概是西元前9000年左右生活在米索不達米亞扎格洛斯山區的居民,因為他們是最先馴服綿羊的的民族。在此時,大概只須用雙手搓捻,就可搓出原始的羊毛紗。後來,亞麻和棉花纖維也被用來製造紗線,使得織品的種類更為豐富。2.手工紡紗桿及錠子
從西元前7000年左右起,人類開始用燃桿(紡紗桿)和錠子紡紗。紡紗者一隻手拿著上有纖維的撚桿,另一隻手把纖維抽成一根鬆紗,繞在另一根棒或錠子頂端的凹槽裏。錠子底下用扁平的石塊或錠盤加重固定。紡紗者把錠子像陀螺那樣旋轉,錠子便把鬆紗燃緊成紗線,然後再把紗線繞在錠子上。此種方法沿用了幾千年,所製造的一些紗線品質相當好。3.紡車
紡車的出現對紡紗技術起了的重大的影響。一般認為紡車起源於中國,是由繅絲機演變而來。歐洲紡車的起源並不清楚,它們出現的年代較晚,最早記載紡車的年代約是在十四世紀左右。十五世紀,在撒克遜(如今東德一部分)出現了一種經過改進的紡車,燃桿裝在機器上,輪子用腳踏板操縱,這種機器可以同時紡紗和繞線,紡紗者於是可以騰出雙手,減輕勞動力。4.中國紡車的演進
中國最原始的紡織工具應為紡磚,它是由石片或陶片所作成的扁圓形的紡輪,中間有一短桿,利用物體迴轉的慣性,從事捲繞撚合紗線的工作。 從出土的紡織品中,可以推斷出春秋時期即已有紡車。秦漢時,手搖單錠紡車已廣為使用。宋代紡車的改良邁向突破性的發展,麻紡大紡車與水運大紡車的出現實際上已具備小型工廠的雛形。在紡織技術上最重要的成就,是紗羅錦鍛等織物的織造方法和提花工藝。棉織業也逐步發展。
同時由於棉織品在南宋躍升為織品的主流,為因應大量需求,只有發展更快速的紡棉紗機器才能解決問題。根據元陶宗儀所著<綴耕錄>記載,宋末松江一地雖種植棉花,但因沒有踏車、椎弓,只能用線弦與竹弧彈紡,效率極低。
元代元楨年間,流落涯州的黃道婆回到故鄉後,有感於從事紡織婦女的辛勞,遂將其所學貢獻,改良舊有的紡織機械成為一套集桿、彈、紡、織的生產工具。此外,她又創造三錠腳踏紡車,可同時紡三根紗。三紡車在當時是非常了不起的發明,在機器紡車出現以前,即便是要找到一個可以同時紡兩根紗的人都非常不容易,三紡車不但提高了工作效率,更讓產量增加,而且這遠比歐洲的「珍妮機」還要早上五百年呢。
清代出現的多錠紡紗車,將手工紡織機器的發展推向高峰,對手工紡紗業而言,多錠紡紗車已是提昇效率最完備、最快的紡車了。
5.紡紗機械化
直到出現工業革命,市場急速成長,生產速度的需求增加後,才出現新的紡紗技術。從西元1738年至1779年的四十年間,紡紗由手工生產轉變成龐大的工業製造。織造
紗線紡好後,就可以用來織成布匹或衣物。織造可區分為針織與梭織。
針織是一種利用單根紗或一組紗,在單一方向移動的編織法。其中又可分為手工針織與機器針織兩種。手工針織是以兩根棒針來交叉進行,使針圈均勻分佈在棒針上,與織物同寬,形成一列線圈。當針織進行時,這列針圈會與下一列針圈連結在一起,依此方式之成一件成品。
機器針織則是讓每個針圈中都有一根織針,編織時,所有的織針同時運作,織成一整列的線圈而成。
梭織是將經紗與緯紗以直角相互交織而成。經紗為縱向紗,緯紗為橫向紗。實際上,當原始人首次用樹枝與草交織成墊子或籃子時,就開始織造的歷史。
織造技術的演進
大部分的織物都是經由織造的過程而得。雖然沒有人知道布的織造起於何時,但在新石器時代的遺址中,已發現梭織物的碎片及原始織機的部份結構。6000到7000年前的古埃及人對於織造即相當熟練,許多地區皆發展出各具特色的織造工藝。另外。古希臘和羅馬的文化遺物中,也出現過織布技術的描述。距今4000年前,中國人已能善用簡單的織機,將蠶絲織成布;至西元前一世紀,又開發了手工提花織機,能織造出複雜的圖案,比歐洲早了四百年。考古學家經由所發現的遺跡中,確信最早的織布機為垂直式的,這是一種經由垂直的經線與水平的緯線相互交錯,並用重物或錠盤加在經線的一端,以產生或加強張力的織機。
西元前900年,在埃及的人們就已能使用垂直懸掛式的織機,織出漂亮的麻衫;印度的手工紡織也非常出色,他們也是使用垂直式織布機。垂直式織機目前仍有部份落後地區在繼續使用中,在整個織布機的發展上有其重要地位。
西元前600年,希臘人開始使用水平式織機,這類織機曾使用於包含埃及在內的一些早期文化地區。最早的水平式織機,經線的一端綁在地面的樁上,另一端緯線由織造者佩帶的皮帶握持著。而後由於綜框的發明,方便經線開口,讓梭子可以帶緯線輕易穿梭,並使經線可以在一次動作中交互的上下運作,大大改進織機的速度,不過這種織布機在處理布疋的幅寬上仍有所限制。
直到西元1733年,凱(John Kay)發明了自動的飛梭,可以自動往復飛動,因而提高了寬幅布疋的生產效率。因為傳統上一個織工必須用一隻手將梭子穿過布的開口,送給另一隻手,才能織織一匹窄幅布;倘若要織寬幅布就需要兩個織工分別站在織機的兩邊來回穿梭。而凱的設計能將梭子自動送回,既提高了速度,並且僅需一個織工就能夠織任何幅寬的織物,大大降低了勞動成本,因而引起織造技術的革命,同時意味了家庭式紡織工業的結束。
織造的最大進步,是十九世紀在美國所發明的自動織機,其中最成功的則為諾斯洛普織機(Northrop Loom),它的緯紗可自動補給而無須停機,使得產量增加而成本降低,導致許多織造技術的改革,且建立動力織機未來的發展方向,如今自動化已是紡織工業重要的部份。
織機如何工作
首先,利用絡筒機重新整理紗線,目的是為消除紗線上的缺點,並以均勻的張力將紗線重新捲繞在筒管上,使紗容易被抽解,並可減少斷紗現象。之後再把捲好的筒紗放在紗架上,並將紗牽出成為相互平行、排列齊整的經紗層片,以同樣的張力捲繞在經軸上。接下來是在經紗上浸以漿料,用來增加紗的強力、平滑性及柔軟性。整漿完成的經紗,按照順序規律的穿過一片綜框的綜孔後,再繼續穿於適當的寇齒中。接下來就進行下列步驟:
1. 送經運動:用以使經軸退繞,供給織造時所需的經紗。2. 開口運動:是將經紗分為上下兩個紗層,而中間所產生空隙就稱為開口。 開口使梭子在每次
的往復動作時可以順利穿過。3. 投緯運動:是使梭子從下層經紗的上方,上層經紗的下方通過開口,同時 放出緯紗。
4. 打緯運動:是在緯紗通過開口之後,藉由鋼筘將其打入至適當的位置,使放入的緯紗成為織
品的一部分。5. 捲取運動:織成的布,則被捲於布輥上。
現代織機的原理與幾千年前人們使用的織機原理相同,在考古遺蹟中所發現的紡紗機和織布機,與今天的紡織機比較,其生產原理並無差異,改變的只是機械化和生產速度。
梭織物的基本組織
梭織物的三個基本組織為:平紋組織、斜紋組織及緞紋組織。梭織物可能為三者其中之一,或是它們的變化組織。平紋組織是最常見、也最廣為運用的一種織法,並且在梭織物中占了很大的比例,特點是經由兩根以上的緯紗和經紗交織而成,織質較鬆散,是所有組織中結構最強,最簡單的經緯紗交織形式。
斜紋組織中紗線的交織並不像平紋組織那麼緊密,它是由經紗和緯紗在織物的表面交織構成斜紋線的成果,具有比棋盤圖案更具對角線的視覺效果。
緞紋組織在梭織物中佔比例較少,由於其經紗間的空間大於平紋和斜紋組織,所以是三種組織中最弱的一種。緞紋組織的經緯交錯點並不連續,經紗、緯紗以特定的距離分佈於織品組織中,其中每根緯紗與經紗均只有一個交錯點,加上它含有長浮紗或跳紗的變化,致使交錯點互不相鄰而令織物呈現優美的光澤,廣受世人所喜愛。也因此,幾世紀以來,陸續出現了多種緞紋織品的變化組織以取悅大眾的喜好。
西元1737年保羅(L. Paul)發明的羅拉式紡紗方法,成為往後許多發明的先驅。
西元1764年,哈格瑞佛斯(J. Hargreaves)發明傑尼紡紗機(spinning Jenny),這部機器可使十六個錠子同時運作,此外它還可以依設定次序操作多個紗線。 隨後,引用其他動力源的紡紗機相繼出現 。
西元1769年亞克賴特(R. Arfwright)得鐘錶匠的協助,改良老式紡車,發明了水力紡紗機。最早的水力紡紗機使用的是馬力帶動,後來才引用水力。這件運用水力操作的機器,在紡織工業史上佔有極重要的意義,那就是以前使用手工操作機器時,紡織工人可以在家操作機器,可是一旦使用動力後,工作者就無法離開動力源,因而被視為工廠制度的開端。歷史上首批工廠的建立就是為了製造紡織品。
西元1779年克朗頓(S. Crompton)結合傑尼紡紗機與水力紡紗機的優點,開發出走錠紡紗機(spinning Mule),可紡出又細又結實的細紗,同時結合軋棉機的發明與惠特尼(E. Whitney)的蒸汽動力機器的運用,從分離棉花與棉籽到紡成紗,完全改以機器代勞,以前從事這項費時工作(分離棉花與棉籽)的工人們,便可將多出來的勞力用來從事其他田間的生產,加速了紡織工業化的腳步。因為它能以機器來。美國就是因為走錠紡紗機與軋棉機的運用,而使其成為原棉出口的重要國家。
春米器的發展過程
在原始階段,農業生產粗放以及農具的材料是以石、骨、蚌、木為主﹔其種類可分為農耕用、收割用和加工用等三類。而加工類中最普遍的就是石磨盤和石磨棒,它們即是舂米的主要工具。
到了夏、商、西周時期的農具雖較以前的時代已有所改進,但所用材料仍是以木、石、骨等為主。當時青銅雖已生產,但大部份用於武器、食器和禮器上。
秦、漢時期,由於冶鐵業的發展,鐵製農具已經非常普及,特別是兩漢以來鐵製農具更加成為〝民之大用〞,而且隨著農業生產發展的需要,農具不但在種類上多有增加,質量也大為提高。西漢中期以後,木心鐵刃農具已被全鐵農具所代替。
這個時期,同樣的在榖物加工方面亦有所精進,西漢時穀物加工開始使用了風車和水碓;前者用於分離穀物脫皮後的籽粒和糠秕,上有能轉動的葉片;而後者則是舂米、舂麵的工具,它的演變是由杵臼而至腳踏碓最後至此。其中水碓利用流水的動力,不但節省人力,更提高了生產力。
三國兩晉與南北朝時期,水利機械不但沿襲了漢代的水碓與水排,在技術上更為提高,水磨與水輾也是在這個時候出現的。晉朝杜預、元凱在原水碓的基礎上發明了連機碓,就是讓幾個碓共用一個轉輪,將水碓的功效提昇至高峰。隨後,也是晉朝人劉景宜又發明讓一頭牛可以同時推動八個磨的「連轉磨」。而此時舂車與磨車等糧食加工車輛亦已被普遍使用。
晚至宋、元時期,中國農具的發展無論在動力的利用、機具的改進、種類的增加與使用的範圍等方面,都超過了前代。北魏《齊民要術》記載的農具只有30多種;而元代王楨《農書》的〝農器圖譜〞所載農具竟達 105種之多。
值得一提的是,這一時期還出現了高效率的聯合作業農具,以及一機多用的水輪三事(用水轉輪軸可做磨、礱、輾三樣工作)等。農業動力上除傳統上使用人、畜力外,使用風力、水力來進行灌溉、排水和農產品加工的方式日益增多。
古代機器人
公元前770年至公元前256年東周時期,中國人就已發明了古代機器人。當今世間,只要談及機器人,言必歐美、東洋;然而可曾知道世界上最早制出古代機器人的,是我們中國人。我國制出的古代機器人不僅精巧,而且用途也很廣泛,有各式各樣的機器人。會 跳舞的機器人、會唱歌吹笙的機器人、持賺錢的機器人和會捉魚的機器人……等,應有盡有。
會跳舞的機器人。我國唐朝的段安希說:西漢時期,漢武帝在平城、被匈奴單于冒頓圍困。漢軍陳平得知冒頓妻子閼氏所統的兵將,是國中最為精銳驃悍的隊伍,但閼氏具有妒忌別人的性格。于是陳平就命令工匠制作了一個精巧的木機器人。給木機器人穿上漂亮的衣服,打扮得花枝招展,并把它的臉上擦上彩涂上胭脂,顯得更加俊俏。然后把它放在女墻(城墻上的短墻)上,發動機關(機械的發動部分),這個機器人就婀娜起舞,舞姿優美,招人喜愛。閼氏在城外對此情景看得十分真切,誤把這個會跳舞的機器人為真的人間美女,怕破城以后冒頓專寵這個中原美姬而冷落自己,因此閼氏就率領她的部隊棄城而去了。平城這才化險為夷。 會唱歌吹笙的機器人。唐代的機器人更為精巧神奇,唐朝人張騖在《朝野全載》中說:洛州的殷文亮曾經當過縣令(相當于“縣長”),性格聰巧,喜好飲酒。他刻制了一個木機器人并且給它穿上用綾羅綢緞做成的衣服;讓這個機器人當女招待。這個“女招待”酌酒行觴,總是彬彬有禮。 會賺錢的機器人。唐朝時,我國杭州有一個叫楊務廉的工匠,研制了一個僧人模樣的機器人,它手端化緣銅缽,能學和尚化緣,等到缽中錢滿,就自動收起錢。并且它還會向施主躬身行禮。杭州城中市民爭著向此缽中投錢,來觀看這種奇妙的表演。每日它竟能為主人撈到數千錢,真可稱為別出心裁,生財有道。
會捉魚的機器人。唐代的機器人還用于生產實踐。唐朝的柳州史王據,研制了一個類似水獺的機器人。它能沉在河湖的水中,捉到魚以后,它的腦袋就露出水面。它為什么能捉魚呢?如果在這個機器人的口中放上魚餌,并安有發動的部件,用石頭縋著它就能沉入水中了。當魚吃了魚餌之后,這個部件就發動了,石頭就從它的口中掉到水中,當它的口合起來時,它銜在口中的魚就跑不了啦,它就從水中浮到水面。這是世界上最早用于生產的機器人。 此外,在《拾遺錄》等書中,還記載了古代機器人登臺演戲、執燈伴瞎等機巧神妙。
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