作为机械人，最早的机械发明你知道几个？|机械发明

这是金属加工（mw1950pub）发布的第8509篇文章

导读

编者按：

我们的生活无不与机械有关，它渗透在生活中的每个领域，我们随时随地都在享受着机械带来的恩惠。人类最初的机械，当然不像现在的机械这么复杂，但正是这样简单的机械代替了人的手脚，被人们所用，并逐渐发展起来，最后才成为今天这个样子。而且，今后机械发展的趋势会越来越复杂。虽然随着时光流逝，过去的一些机械已经非常陈旧了，甚至在当代人看来，这些机械已经变得很落伍，但是，它们在那个时代所作出的贡献却是不可磨灭的。我们要永远记住那些机械制造发明的先驱们，是他们带给了我们人类发展的动力和生机，在人类历史的长河中，伟大的发明和创造带给了人类一次又一次的震惊！

小编为了纪念这些伟大的机械发明，决定在本公众号定期发送关于“机械发明”的故事：

第一篇：世界上第一台真正的镗床是这样诞生的！

第二篇：世界上第一辆汽车最原始的样子？你真的见过吗? |机械发明

本次讲述第三篇：！最早的机械发明！

几十万年以前的旧石器时代，燧人氏在今河南商丘一带钻木取火（图1-1），成为华夏人工取火的发明者，教人制作熟食，结束了远古人类茹毛饮血的历史，开创了华夏文明，被奉为“火祖”。

图1-1 钻木取火

人类最初制造的工具是石刀、石斧和石锤（图1-2）。现代各种复杂精密的机械，都是从古代简单的工具逐步发展而来的。

图1-2 石锤

弓形钻由燧石钻头、钻杆、窝座和弓弦等组成。往复拉动弓便可使钻杆转动，用来钻孔、扩孔和取火。弓形钻后来又发展成为弓形车床，成为更有效的工具。如图1-3所示为手拉弓钻孔。

图1-3 手拉弓钻孔

公元前3000～4000年，人类学会了熔炼金属，能够制造出任意形状的青铜工具。如图1-4所示为原始锻造，俗称“打铁”。

图1-4 原始锻造

在远古代时代，人类就已经使用了简单的机械，如杠杆、车轮（图1-5）、滑轮、斜面、螺旋等。

图1-5 车轮

公元前3000年，在修建金字塔的过程中，人类就使用了滚木来搬运巨石（图1-6、图1-7）。

图1-6 埃及金字塔

图1-7 使用滚木来搬运巨石

阿基米德在亚历山大里亚留学时，从埃及农民提水用的吊杆和奴隶们撬石头用的撬棍中得到了启发，发现可以借助一种杠杆来达到省力的目的，并且发现，手握的地方到支点的这一段距离越长，就越省力气（图1-8）。

图1-8 杠杆

古希腊人将滑轮归类为简单机械。滑轮最早出现于公元前8世纪，图1-9为一种利用滑轮提水的装置。

图1-9 一种利用滑轮提水的装置

阿基米德用螺旋原理将水提升至高处，也就是今天螺旋式输送的“始祖”，如图1-10所示。

图1-10 螺旋提水器

公元1世纪，东汉的杜诗发明了水排，如图1-11所示。其中应用了齿轮和连杆机构。这是利用水利进行冶金的鼓风设备，卧式水轮由水利驱动带动大轮转动，曲柄机构带动木扇给冶金炉鼓风。水排的出现，标志着发达机器在中国汉代已经产生。

图1-11 水排

龙骨水车约始于东汉，三国时的发明家马钧曾予以改进，此后它一直在农业上发挥巨大的作用，如图1-12所示。

图1-12 龙骨水车

公元132年（阳嘉元年），张衡在太史令任上发明了最早的地动仪，称为候风地动仪，如图1-13所示。

图1-13 候风地动仪

古代指南车采用了齿轮传动系统，其中应用了齿轮系的原理，其发明者马钧是中国古代科技史上最负盛名的机械发明家之一，如图1-14所示。

图1-14 古代指南车

如图1-15所示，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，就可以顺利地切削木棒。将绳子系在一根木棒“桥”上，该“桥”是安装在一根较高的木棒上，再将绳子绕在工件上，在下端安上一个踏板，用脚踏下面的踏板，工作时工件就左右转动，较高木棒上的木条起弹簧作用，这种简单的车床叫脚踏车床。

图1-15 脚踏车床

曲轴装置很早被发明出来了，它是把往复运动变为旋转运动的最重要的方法之一，如图1-16所示。

图1-16 曲轴研磨机

18世纪中期，英国的商品越来越多地销往海外，手工工厂生产的低效引发供应不足。为了提高产量，人们想方设法改进了生产技术。在棉纺织部门，人们先是发明了一种叫飞梭的织布工具，大大加快了织布的速度，也刺激了社会对棉纱的需求。

18世纪60年代，织布工詹姆斯·哈格里夫斯发明了名叫“珍妮机”的手摇纺纱机，如图1-17所示。“珍妮机”一次可以纺出许多根棉线，极大地提高了生产率。

图1-17 詹姆斯·哈格里夫斯和珍妮纺纱机

1765年瓦特发明了冷凝器与汽缸分离的蒸汽机，并于1769年取得了英国专利，揭开了第一次工业革命的序幕。蒸汽机给人类带来了强大的动力，各种由动力驱动的产业机械—纺织机、机床，如雨后春笋般出现，如图1-18所示。

图1-18 瓦特和蒸汽机

1807年，美国的富尔顿建成了第一艘采用明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙特”号，时速约为8千米/小时，如图1-19所示。

图1-19 富尔顿和“克莱蒙特”号

乔治·斯蒂芬森—英国工程师，第一次工业革命期间发明了火车机车。1810年，斯蒂芬森开始着手制造蒸汽机车。经过几年的努力，他终于在1814年发明了第一台蒸汽机车，被称为“旅行者号”，如图1-20所示。

图1-20 蒸汽机车之父—斯蒂芬森

1775年，威尔金森在他父亲的工厂里，经过不断努力，终于制造出了能以罕见的精度钻大炮炮筒的新机器，次年用于为瓦特蒸汽机加工汽缸体。1776年他又制造了一台较为精确的汽缸镗床，如图1-21所示。

图1-21 威尔金森的镗床

莫兹利于1797年制成了第一台螺纹切削车床，它带有丝杠和光杠，采用滑动刀架—莫氏刀架和导轨，可车削不同螺距的螺纹，如图1-22所示。

图1-22 莫兹利的刀架车床

迈克尔·法拉第，英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。1831年，法拉第首次发现电磁感应现象，在电磁学方面作出了伟大贡献，如图1-23所示。

图1-23 法拉第首次发现电磁感应现象

塞尔维亚裔美籍发明家、物理学家、机械工程师、电气工程师尼古拉·特斯拉被认为是电力商业化的重要推动者，并因主持设计了现代交流电系统而最为人知。在迈克尔·法拉第发现的电磁场理论的基础上，特斯拉在电磁场领域有着多项革命性的发明。他的多项相关专利以及电磁学的理论研究工作，是现代的无线通信和无线电的基石。1909~1922年，特斯拉注册了机械方面的专利（泵、流速计、无叶涡轮），如图1-24所示。

图1-24 尼古拉·特斯拉

1812~1813年，巴贝奇初次想到用机械来计算数学表。后来，他制造了一台小型计算机，能进行8位数的某些数学运算。1823年他得到了政府的支持，设计了一台容量为20位数的计算机。由于它的制造有较高的机械工程技术要求，于是巴贝奇专心从事于这方面的研究，并于1834年发明了分析机（现代电子计算机的前身）。在这项设计中，他曾设想根据储存数据的穿孔卡上的指令进行任何数学运算的可能性，并设想了现代计算机所具有的大多数其他特性，但1842年因政府拒绝进一步支援，巴贝奇的计算器未能完成。瑞典斯德哥尔摩的舒茨公司按他的设计于1855年制造了一台计算器。但真正的计算机，则直到电子时代才制成，如图1-25、图1-26所示。

图1-25 查尔斯·巴贝奇和分析机

图1-26 分析机

19世纪，第二次工业革命中电动机和内燃机的发明代替了蒸汽机，集中驱动被抛弃了，每台机器都安装了独立的电动机，这为飞机、汽车的出现提供了可能。

1886年，本茨发明了以汽油发动机为动力的三轮车（见图1-27）。

图1-27 本茨发明了以汽油发动机为动力的三轮车

1883年，他与迈巴赫合作，成功研制出使用汽油的发动机，并于1885年将此发动机安装在木制双轮车上，从而发明了摩托车。1886年，戴姆勒把这种发动机安装在他为妻子43岁生日而购买的马车上，发明了第一辆戴姆勒汽车，见图1-28所示。

图1-28 戴姆勒发明了他的第一辆四轮车

1903年，莱特兄弟设计和制造了“飞行者”1号，见图1-29所示。

图1-29 莱特兄弟

我们在享受着他人的发明给我们带来的巨大益处，我们也必须乐于用自己的发明去为他人服务。

—富兰克林

本文内容摘自化学工业出版社图书《机械发明的故事 》（图书详情），由金属加工整理，如需转载请联系金属加工微信公众号（ID：mw1950pub）。

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