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中国机械的发展历程

发布日期:2015-12-08 08:44 来源:http://www.zqlcfj.com 点击:

夏商西周时期:中国古代金属冶机械铸技术发明时间较早,且技术精湛。如商周时期的青铜器朴质雄浑,春秋时期的青铜器纤细精巧,形成了中国古代。青铜器的独特风格。已发现的中国最早的青铜器,如甘肃东乡马家窑出土的铜刀,距今已有4800年左右的历史。中国在大约40~50万年前,就已出现加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖状器等原始工具。4~5万年前出现磨制技术,许多石器都已比较光滑,刃部也较锋利,并有单刃、双刃、凸刃、凹刃和圆刃之分。 

中国在28000年前出现弓箭,这是机械方面最早的一项发明;公元前8000~2800年期间出现了陶轮(制陶用转台);农具大约出现在公元前6000~5000年,除石斧石刀外,还有石锄、石铲、石镰、骨镰和骨耜。石斧和石刀上已有用硬质砂子磨削而成的孔。 

 夏代以前和夏代,先后出现了无辐条的辁和各种有辐条的车轮;殷商和西周时已有相当精致的两轮车;独木舟和筏等水上运输工具早就相继出现。新石器时代晚期,人们已能用石范和泥范铸造简陋的工具和武器。商殷时期,随着手工业生产的发展和技术水平的提高,形成了灿烂的青铜文化。青铜冶铸技术得到高度发展,青铜铸件司母戊方鼎重达875千克,春秋时期的青铜铸件曾侯乙尊盘已十分精细。 春秋至魏汉时期(公元前770~公元265)是中国古代机械开始较快发展的 时期。春秋时期铁器和生铁冶铸技术开始出现;黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和锻钢的出现,加速了由铜器向铁器时代的过渡;春秋中期以后发明了失蜡铸造法和低熔点合金铸焊技术;战国时期又有了叠铸和锚链铸造等工艺;西汉中期已炼出灰口铸铁,并出现了壁厚3~5毫米的薄壁铸铁件。铸铁热处理技术也有所发展。 

春秋战国时期:春秋时期出现弩,控制射击的弩机已是比较灵巧的机械装置。到汉代,弩机的加工精度和表面光洁度已达到相当高的水平。汉弩有一石至十石等八种规格,这些规格的形成表明机械制造标准在汉代已初步确立。弩机上留下了作工、锻工、磨工等的名字。战国时期流传的《考工记》是现存最早的手工艺专著,其中记有车轮的制造工艺。对弓的弹力、箭的射速和飞行的稳定性等都作了深入的探索。汉代已有各类舰艇和大量的三四层舱室的楼船。有些舰船已装备了艉舵和高 效率的推进工具橹。西汉时的被中香炉构造精巧,无论球体香炉如何滚动,其中心位置的半球形炉体都能经常保持水平状态。 

秦汉时期:1980年出土的秦始皇陵铜车马代表了当时铸造技术、金属加工和组装工艺的水平。东汉以后出现了记里鼓车和指南车。记里鼓车有一套减速齿轮系,通过鼓镯的音响分段报知里程。三国马钧所造的指南车除用齿轮传动外,还有自动离合装置,在技术上又胜记里鼓车一筹。自动离合装置的发明,说明传动机构齿轮系已发展到相当的程度。 

 东汉时已有不同形状和用途的齿轮和齿轮系。有大量棘轮,也有人字齿轮。特别是在天文仪器方面已有比较精密的齿轮系。张衡利用漏壶的等时性制成水运浑象,以漏水为动力通过齿轮系使浑象每天等速旋转一周。公元132年张衡创制了世界上第一台地震仪,即候风地动仪。 汉代纺织技术和纺织机械也不断发展,绫机已成为相当复杂的纺织机械。到三国时期,马钧将50(分组提放经线的综片)50(踏具)6060蹑的绫机都改成5012蹑和6012蹑,提高了生产效率。马钧还创制了新式提水具翻车,能连续提水,效率高又十分省力。汉代的农具铁犁已有犁壁,能起翻土和碎土的作用,汉武帝时赵过既已创制三脚耧,一天能播种一顷地。在这一时期,大型铜铁铸件和大型机械结构陆续出现。五代时铸造的沧州铁狮子重约40吨, 宋代木结构水运仪象台高35尺,宽21尺。 

唐代发展:唐末时期机械制造已有较高水平。如西安出土的唐代银盒,其内孔与外圆的不同心度很小,子母口配合严紧,刀痕细密,说明当时机械加工精度已达到新的水平。 

在运输工具方面,人力和水力并用,在技术上有进一步发展。南朝齐祖冲之所造日行百里的所谓千里船和南朝粱侯景军中的160桨快艇,都是人力推进的快速舰艇,南北朝时期出现了车船。唐代的李皋对车船的改进起了承前启后的作用。水力机械也有新的进展,唐代已有筒车,从人力提水发展为水力提水。南末末期又创造出先进的水转大纺车,三摧、五摧()手摇纺车曾是当时世界上比较先进的人力纺纱机具。元代薛景石所著《梓人遗制》是木工名家总结亲身经验之作,并详细记述了当时通行的纺织机具和车辆,以古代著名的木制机械技术专著而留世。 

宋元明清时期:这一时期天文和计时仪器发展迅速。北宋苏颂和韩公廉等制成的木构水运仪象台,能用多种形式表现天体时空的运行。它由水力驱动,其中有一套擒纵机构。水运仪象台代表了当时机械制造的高度水平,是当时世界上先进的天文钟。元代的滚柱轴承也属当时世界上先进的机械装置。 明初的造船业已有很大进展。郑和下西洋的船队是当时世界上最大的船队。郑和所乘宝船长约137米,张12帆,舵杆长11米多,是古代最大的远洋船舶。当时的机械制造主要仍靠手工操作。大者如千钧锚,是靠人工先锻成四爪,然后依次逐节锻接。小者如制针用的冷拔钢丝,也用手工制成。 

明代已有活塞风箱。它是宋元木风扇的进一步发展,风箱靠活塞推动和空气压力自动启闭活门,成为金属冶铸的有效的鼓风设备。 在明中叶或稍前,木帆船已能逆风行驶,并拥有全风向航行的能力。扬州立帆式风轮是将八扇纵帆等距装置在八角形木架上,围绕一个垂直轴旋转,并能自动调节帆面角度。这是中国古代独具特色的木船风帆的进一步发展。长期以来,中国沿海一带多利用它推动翻车,以提取海水晒制食盐。 

机械技术的进步促进了学术研究。王徵于1627年编译和出版了《远西奇器图说录最》,介绍了西方机械工程的概况。来自西方的自鸣钟表和水铳等也在一定范围内得到流传。 1634~1637年 ,明朝的宋应星编著和出版《天工开物》,记录了许多先进的工艺技术和科学创见。它反映出当时的农业和手工业的生产技术水平。记载了不少有关机械制造和产品性能的情况。内容涉及泥型铸釜、失蜡法铸造以及铸钱等铸造技术,还记述了千钧锚和软硬绣花针的制造方法、提花机和其他纺织机械以及车船等各种交通工具的性能和规格等。《天工开物》被称为中国17世纪的工艺百科全书。 

清乾隆年间宫廷造办处曾制造大更钟,它依靠悬锤的重力驱动,并增添了精确的报更机构,加工精致,富有中国民族特色。明清两朝中国钟表工匠创制了不少新奇的钟表。当时的广州、苏州、南京、扬州等,成为有名的制造钟表的城市。 

新中国成立以后:新中国建立后特别是近三十年来,中国的机械科学技术发展速度很快。向机械产品大型化,精密化、自动化和成套化的趋势发展。在有些方面已经达到或超过了世界先进水平。 

小型夯实机械 

20世纪60年代以前,中国小型夯实机械非常缺乏,很多小型场地的夯实基本上采用人工夯实。20世纪60年代初期,长沙建设机械研究所与北京建筑工程学院等单位合作,在群众性技术革新成果的基础上总结发明了具有中国特色的蛙式夯实机,1962年获国家科技发明奖。蛙式夯实机结构简单,维修、使用方便,很快成为中国60年代夯实机械的主导产品。据不完全统计蛙式夯实机累计产量达到50000多台,在中国经济建设中发挥了重要作用。70年代以后,蛙式夯实机逐渐被性能更先进的振动冲击夯和振动平板夯所替代,目前蛙式夯实机已经很少,基本被淘汰。 

加工机械 

铸造:20世纪50年代以前,北京在铸造上采用粘土砂手工造型。1955年,北京第一机床厂开始采用漏模造型、 双面模型型板及铁型板和标准砂箱造型。1965年,开始采用塑料模型。 1980 年,北京市机电研究院与北京玛钢厂研制成功工频无芯塞杆底注式保温浇注电炉。1982年,该院与北京机床铸造二厂研究成功冲天炉风口吹氧技术。 1985~1988年,北京机床研究所试验成功浮动端面密封环的压力铸造工艺。 

锻压:锻压:1959年,北京第二通用机械厂(后改名北京重型机器厂)建成2500吨水压机。1971年,该厂制造出6000吨水压机,这是当时北京最大的锻压设备。 1968~1979年,北京起重机器厂先后采用300吨油压机和2000吨油压机制造出起重机吊臂和大型覆盖件。80年代,北京市机电研究院和北京市模具中心研制出一系列高精度多工位冲裁模具,接近或达到进口模具水平,改变了北京精密冲裁模具依赖进口的局面。 

热处理:1949年前,北京已采用电、盐溶炉、热电偶等手段进行零件退火、回火、淬火、正火、调质、渗碳等热处理。


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