技术创新概论第三讲

1、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

2、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

3、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 (16501715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 (16631729年)与萨弗里一起 探讨改进方案，造出了一台蒸汽机。6、1769

4、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

5、，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。* 1 7 8 2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

6、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。 1

7、864 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、

8、 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

9、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。*工业的管理创新。标准化，互换式

10、生产，流水作业，大规模生产。 第一次工业革命技术创新的特点 三、科学工业经济时代的技术创新* 科学工业经济时代的突出特点是技术发明与创新不是依赖经验与 技能，而是依赖科学知识和科学实验。工业实验室这一创新组织 形式诞生了。*电磁理论的确立，开启了电力时代的到来。（一）电力的应用 *第二次工业革命以电力的广泛应用为显着特点。 早在 1831年，英国 科学家法拉第发现了电磁感应现象，提出了发电机的理论基础。 科学家们根据这一发现，从 19世纪六七十年代起对电作了深入的 探索和研究，出现了一系列电气发明。*1866年德国人西门子制成发电机。 19世纪 70年代，实际可用的发电机问世。 这一时期，能把

11、电能转化为机械能的电动机也被发明出来，电力开始用于 带动机器，成为补充和取代蒸汽动力的新能源。电灯、电车、电钻、电焊 等电气产品如雨后春笋般地涌现出来。但是，要把电力应用于生产，还必 须解决远距离输送问题。 1882年，法国人德普勒发现了远距离送电的方法， 美国科学家爱迪生建立了美国第一个火力发电站，把输电线联接成网络。 电力是一种优良而价廉的新能源。它的广泛应用，推动了电力工业和电器 制造业等一系列新兴工业的迅速发展。人类历史从 “蒸汽时代 ”跨入了“电气 时代”。（二）内燃机的创制和使用*19世纪80年代中期，德国发明家戴姆勒和卡尔本茨提出了轻内燃发动机的设计，这种发动机以汽油为燃料。 9

12、0年代，德国工程师 狄塞尔设计了一种效率较高的内燃发动机，因它可以使用柴油作 燃料，又名柴油机。内燃机的发明，一方面解决了交通工具的发 动机问题，引起了交通运输领域的革命性变革。19世纪晚期，新型的交通工具 汽车出现了。*19世纪80年代，德国人卡尔 本茨成功地制成了第一辆用汽油内燃 机驱动的汽车。1896年，美国人亨利 福特制造出他的第一辆四轮 汽车。 1903年，美国人莱特兄弟制造的飞机试飞成功，实现了人 类翱翔天空的梦想，预告了交通运输新纪元的到来。另一方面， 内燃机的发明推动了石油开采业的发展和石油化学工业的产生。 石油也像电力一样成为一种极为重要的新能源。 1870年，全世界 开采的

13、石油只有 80万吨，到 1900年猛增至 2 000万吨。（三）化学工业的建立 *化学工业是第二次工业革命时期出现的新兴工业部门。在无机化学工业方 面，19世纪60 70年代发明了以氨为媒介生产纯碱和利用氧化氮为催化剂 生产硫酸的新方法，使这两种化学工业的基本原料的综合利用得到迅速发 展。有机化学工业也随着煤焦油的综合利用得到迅速发展。从 80年代起， 人们开始从煤焦油中提炼氨、苯、人造染料等。利用化学合成方法，美国 人发明了塑料，法国人发明了人造纤维。化学工业的发展，极大地改变和 丰富了人们的生活。（四）“钢铁时代”*伴随“电气时代”而来的是“钢铁时代 ”。新的技术革命也推动了老工业部门的发

14、展，最突出的是钢铁工业。 19世纪上半叶，由于房屋结构和铁路的需要，熟铁和铸铁的产量提高极快，但钢的产量裹足不前。英国是当时世界上钢产量最多的国家， 1850年年产量不过 6万吨，同年它的铁产量却达到 250万吨。由于冶炼工艺的限制，钢产量不高，价格昂贵，其用途局限于工具和仪表。 19世纪下半叶，由于西门子、托马斯等人在钢铁冶炼技术方面的贡献，钢得以大量生产且质量大幅度提高，因而逐渐代替熟铁，作为机械制造、铁路建设、房屋桥梁建筑等方面的新材料而风行全球。钢铁工业的发展如日中天，导致重工业在工业中的比重直线上升，史称 “钢铁时代 ”。（五）新通讯手段的发明*有线电报* 贝尔电话 *马可尼无线电通

15、讯 *第二次工业革命前，有线电报就已经问世。美国人莫 尔斯 1837年制成一台电磁式的电报机。 后来，他在华 盛顿与巴尔的摩之间架设了一条 61千米长的实验性 电报线， 1844年 5月 24日正式完成了电报传讯的重大 实验。特别是莫尔斯利用长短脉冲的不同组合， 编出 了至今仍在使用的英文字母电码， 这被称为莫尔斯电 码。* 第二次工业革命期间， 通讯工具的发展又有了长足的 进步。在1876年美国费城世界博览会上， 从苏格兰移 居美国的贝尔展示了当时被称为 “远听器 ”的电话，引 起轰动。电话技术得到改进和推广，迅速发展起来。 1880年，贝尔电报公司成立， 它就是今天美国电话电 报公司（ AT&T ）的前身。*19世纪80年代，德国物理学家赫兹证明了电磁波的存 在，并测量出电磁波的波长和速度。 意大利人马可尼 利用赫兹的发现，制成无线电报通讯设备。 1894年， 他使用极为简陋的装置， 开始了短距离的无线电报实 验；1899年，他在英法之间发报成功；两年后，横跨 大西洋发报成功。技术创新模式的变化*19 世纪晚期， 在第二次工业革命的影响下， 资本主义经济开始发生 重大的变化。这种变化