机械设计基础 第5版 课件 1-1机械年谱

《机械设计基础》课程拓展内容我国机械制造与创造发明史

——机械年谱公元前

～

公元元年

★公元前5000年，中国出现原始耕地工具——耒耜。

公元前3000年，美索不达米亚人和埃及人开始使用青铜器。

★公元前2800年，中国甘肃东乡马家窑文化遗址留存锡青铜铸成的铜刀。公元前2500年，伊拉克和埃及用失蜡法铸造金属饰物。公元前2400年，埃及出现腕尺。

★公元前2000年，中国甘肃武威皇娘娘台齐家文化遗址留存经过冷锻的红铜刀、凿。

埃及等地出现树木车床。

★中国开始制造以圆木板为行走部件的车辆。

★公元前1600年，中国用天然磨料磨制铜器和玉器。机械年谱lěisì

★公元前1400年，中国河北藁（gao）城和北京平谷县留存经过热锻的铁刃铜钺。

★公元前1400年，中国河南安阳殷墟留存商代晚期最重的青铜器司母戊方鼎。

★中国河南安阳殷墟留存经过再结晶退火的金箔。

★中国出现象牙尺。

公元前1400年，小亚细亚的古国赫梯王国开始使用铁器。

★公元前1300年，中国始用铜犁。

★中国用研磨方法加工铜镜。

★公元前1000年，中国出现带铁犁铧的犁。

★公元前1000年，中国发明冶铸用鼓风机（风箱）。机械年谱

★公元前

770年，中国开始使用失蜡铸造方法。

★公元前620～前467年,云纹铜禁（失蜡铸造法制作），1978年出土于河南淅川下寺春秋中晚期楚国贵族墓地。

★中国出现可锻铸铁和铸钢。

★中国已普遍采用漏壶计时。

★公元前770年，中国湖北铜绿山春秋战国古铜矿遗址留存木制辘轳轴。

★中国出现制造战船的工场。

★公元前700年，中国发明滑轮。

★公元前513年，中国的《左传》记载世界上最早的铸铁件——晋国铸刑鼎。

★公元前500年，中国湖北随县曾侯乙墓留存春秋战国时期最复杂、最精美的青铜器——曾侯乙尊盘和曾侯乙编钟，编钟由8组65枚组成，采用浑铸法铸造。

机械年谱

★中国春秋末期的齐国编成手工艺专著《考工记》。

★公元前476年，中国已有用天然磁铁制成的指南针—司南。★中国开始用叠铸法铸造刀币。★中国河北易县燕下都遗址留存的钢剑中有淬火组织，矛、箭铤中有正火组织。★中国河南洛阳留存经脱碳退火的白口铸锛，表面已脱碳成钢。★中国河南信阳留存汞齐鎏金器物。★公元前476年，中国山西永济县蘖家崖留存青铜棘齿轮(直径25毫米，40齿)★中国河北武安午汲古城遗址留存铁制棘齿轮。机械年谱★公元前400年，中国的公输班发明磨。

公元前220年，希腊的阿基米德创制螺旋提水工具。

希腊的阿基米德提出物体浮动理论——阿基米德原理。★公元前206年，中国西汉出现青铜铸件透光镜。★公元前206年，中国的炒钢和百炼钢技术日益成熟。★中国四川成都市站东乡留存滑车。★公元前113年，中国河北满城西汉中山靖王刘胜墓留存经过渗碳处理的佩剑。

公元前100年，罗马发明水车。★中国出现水轮（水轮机雏形）。机械年谱公元元年～１７００年

公元1世纪，亚历山大的希罗在其《气动力学》中记载利用蒸汽作用旋转的气转（反动式汽轮机雏形）。★公元9年，中国制出新莽卡尺。★25～221年，中国的毕岚发明翻车（龙骨水车）。★中国的杜诗发明冶铸鼓风用水排。★78～139年，中国的张衡发明浑天仪（水运浑象），由漏水驱动，能指示星辰出没时间。★2世纪，中国用花纹钢制造宝刀、宝剑。★105年，中国的蔡伦监造出良纸。★220～230年，中国出现记里鼓车。★235年，中国的马钧发明由齿轮传动的指南车。★265—420年，中国的杜预发明由水轮驱动的连机碓和水转连磨。

机械年谱

4世纪，地中海沿岸国家在酿酒压力机上应用螺栓和螺母。★5～6世纪，中国发明磨车。★420～589年，中国出现车船。

★550—580年，中国的綦母怀文发明灌钢技术。★618—907年，中国西安沙坡村留存银质被中香炉，结构奇巧。

700年，波斯开始使用风车。★725年，开元铁牛亦称唐代铁牛，习惯称为“黄河大铁牛”★953年，中国铸造大型铸铁件——沧州铁狮子（重5000千克以上）。★1041～1048年，中国的毕升发明活字印刷术。★1088年，中国的苏颂、韩公廉制成带有擒纵机构的水运仪象台。★1097年，中国在山西太原晋祠铸有四个大铁人—宋代铁人。机械年谱★1127～1279年，中国发明水转大纺车。★1131～1162年，中国记载走马灯（燃气轮机雏形）。★1263年，中国的薛景石完成木制机具专著《梓人遗制》。★1330年，中国的陈椿在《敖波图》中记载化铁炉（搀炉）。★1332年，中国用铜制造大炮。1350年，意大利的丹蒂制成机械钟，以重锤下落为动力，用齿轮传动。1395年，德国出现杆棒车床。

1439年，德国谷腾堡发明木制凸版印刷机。

1608年，荷兰的李普希发明望远镜。1629年，意大利的布兰卡设计出靠蒸汽冲击旋转的转轮（冲动式汽轮机的雏形）。

机械年谱

★1637年，中国刊印了宋应星的科学技术著作《天工开物》，书中对中国古代生产器具和技术有详细记载。1643年，意大利的托里拆利通过实验测定标准大气压值为760毫米汞柱高，奠定了流体静力学和液柱式压力测量仪表的基础。1660年，法国的帕斯卡提出静止液体中压力传递的基本定律，奠定了流体静力学和液压传动的基础。1650～1654年，德国的盖利克发明了真空泵，1664年他在马德堡演示了著名的马德堡半球实验，首次显示了大气压的威力。1656～1657年，荷兰的惠更斯创制单摆机械钟。1665年，荷兰的列文胡克和英国的胡克发明了显微镜。1698年，英国的萨弗里制成第一台实用的用于矿井抽水的蒸汽机——“矿工之友”，首次将蒸汽用作工业动力。机械年谱公元１７００年～１８００年1701年，英国的牛顿提出对流换热的牛顿冷却定律。1705年，英国的纽科门发明了大气活塞式蒸汽机，取代了萨弗里的蒸汽机。1709～1714年，德国的华佗海特先后发明了酒精温度计和水银温度计，并创立以水的冰点为32度、沸点为212度、中间分为180度的华氏温标。1713～1735年，英国的达比发明了用焦炭炼铁的方法。1735年，达比之子将焦炭炼铁技术用于生产。1733年，法国的卡米提出齿轮啮合基本定律。1738年，瑞士的丹尼尔·伯努利建立无黏性流体的能量方程——伯努利方程。1742～1745年，瑞典的摄尔西乌斯创立以水的冰点为100度、沸点为0度的温标。1745年，瑞典的林奈将两个固定点颠倒过来，即成为摄氏温标。机械年谱18世纪中叶，法国的拉瓦锡和俄国的罗蒙诺索夫提出燃烧是物质氧化的理论。1755年，瑞士的欧拉建黏性流体的运动方程——欧拉方程。1764年，英国的哈格里夫斯发明了竖式、多锭、手工操作的珍妮纺纱机。1769年，英国的瓦特取得带有独立的实用凝汽器专利，从而完成了蒸汽机的发明。这种蒸汽机于1776年投入运行，热效率达2%～4%。

法国的居诺制成三轮蒸汽汽车，这是第一辆能真正行驶的汽车。1772～1794年，英国的瓦洛和沃恩先后发明了球轴承。

机械年谱

1774年，英国的威尔金森发明了较精密的炮筒镗床，这是第一台真正的机床——加工机器的机器。它成功地用于加工汽缸体，使瓦特蒸汽机得以投入运行。1785年，法国的库仑用机械啮合概念解释干摩擦，首次提出摩擦理论。

英国的卡特赖特发明了动力织布机，完成了手工业和工场手工业向机器大工业的过渡。1786年，英国的西兹发明了割穗机。1787年，英国的威尔金森建成第一艘铁船。1789年，法国首次提出“米制”概念。1799年制成阿希夫米尺（档案米尺）。

1790年，英国的圣托马斯发明了缝制靴鞋用的链式单线迹手摇缝纫机，这是世界上第一台缝纫机。

机械年谱18世纪90年代，英国的边沁先后发明了平刨床、单轴木工铣床、镂铣机和木工钻床。1792年，英国的莫兹利发明了加工螺纹的丝锥和板牙。1794年，英国的威尔金森建成冲天炉。1795年，英国的布拉默发明了水压机。1797年，英国的莫兹利发明了带有丝杠、光杠、进给刀架和导轨的车床，可车削不同螺距的螺纹。1799年，法国的蒙日发表《画法几何》一书，使画法几何成为机械制图的投影理论基础。

1800年以后（略）。机械年谱观

后

感

这是世界机械发展史的详细的年谱（十八世纪以后由于我国的项目很少，就没有全部列出），可以看出在十四世纪以前的机械制造或发明记录在案的绝大多数是我们中国制造或发明的。但十八世纪以后，我们在机械方面的制造或发明几乎没有。

通过观看这个机械发展史的资料，要正确理解我国是个古老文明的国家，我们的祖先是勤劳智慧的，是有很强的创造精神的，但同时也要明白由于我国近代的封建统治，束缚了生产力的发展，也束缚了科技的发展，使我国的科技发展落后了。

改革开放几十年来，尤其是党的十八大以来，我国的机械制造业有很大的发展，有很多的机械制造项目是世界一流水平的。通过学习该内容，要树立学好机械设计的基础理论，将来为我国的机械制造再上新的高度作出自己应有的贡献。通过这个案例的学习，应有以下的收获或提高：耒耜（读音lěisì），是古代汉族的一种翻土农具，形如木叉，上有曲柄，下面是犁头，用以松土，可看作犁的前身。“耒”是汉字部首之一，从“耒”的字，与原始农具或耕作有关。耒耜的发明开创了汉族农耕文化。耒耜司母戊鼎是商后期（约公元前十四世纪至公元前十一世纪）铸品，原器1939年3月出土于河南安阳侯家庄武官村。此鼎形制雄伟，重达875千克，高133厘米、口长110厘米、口宽79厘米，是迄今为止出土的最大最重的青铜器。司母戊鼎初为乡人私自挖掘，出土后因过大过重不易搬迁，私掘者又将其重新掩埋。司母戊鼎在1946年6月重新出土。新中国成立后，于1959年入藏中国历史博物馆。该鼎是商王祖庚或祖甲为祭祀其母所铸。因其腹部著有“司母戊”三字而得名，也有人释作“后母戊”，后母戊即商王武丁妻子之一的妇妌（jing）。司母戊鼎象牙尺出土于曹操家族墓元宝坑1号汉墓。牙尺周围有微雕，正面为奔鹿，反面为翔鸟，每寸一格，格上两星，十寸一尺，全长23.5厘米。象牙尺压缩空气而产生气流的装置。最常见的一种木制风箱由木箱、活塞、活门构成，用来鼓风，使炉火旺盛。风箱失蜡铸造方法，最早出现于春秋时期，整个制造过程均为手工操作。它的工艺过程是：将蜡制成所要制作的型器样式，后将耐高温细泥浆淋至蜡型表面，并撒细纱在泥浆表层，反复多次，使之形成完整的型壳，干燥后加温使蜡质熔出，形成型腔，用以浇铸金属液如铜液（即：紫铜加铅、锌、锡等金属元素的溶液）。完成浇铸、冷却后，经去壳、清理就可得到要制作的器具（或零件）。失蜡法精密铸造又称熔模精密铸造，是一种少切削或无切削的精密铸造工艺，是精密铸造行业中的一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。失蜡铸造法失蜡铸造法云纹铜禁（失蜡铸造法制作），1978年出土于河南淅川下寺春秋中晚期（公元前620～前467年）楚国贵族墓地。这件云纹铜禁禁长103厘米、通长124厘米、禁宽47.3厘米、通宽68.3厘米、禁高14.5厘米、通高29.5厘米，重达95.5公斤，呈长方形，构思奇特，纹饰瑰丽，禁面的四周及四个侧面透雕云纹，云纹下面有粗细不同的铜梗组成错综复杂而又玲珑剔透的花纹。禁的四周攀附12条龙形怪兽，探首吐舌于禁面，兽头兽尾都是镂空的装饰物。禁底俯卧12条龙张口咋舌地支撑着禁身。禁，是周朝贵族祭祀天地、祖先宴飨（xiang）宾客时用来放置酒器的案子。

2002年1月18日，国家文物局印发《首批禁止出国（境）展览文物目录》，规定64件（组）珍贵文物为首批禁止出国（境）展览的文物，春秋云纹铜禁为其中之一。2014年7月国学频道“国宝”栏目报道“云纹铜禁”时讲到，出土时铜禁已碎，是一个教授带领四个研究生经过三年的时间修复好的。现在全世界只有三件。据博物馆的讲解人员说现在没有复制品，原因是制作不出来。

云纹铜禁云纹铜禁曾侯乙编钟

曾侯乙编钟为战国早期文物，1978年在湖北随县（今随州市）成功发掘。出土的编钟是由六十五件青铜编钟组成的庞大乐器，其音域跨五个半八度，十二个半音齐备。它高超的铸造技术和良好的音乐性能，改写了世界音乐史，被中外专家、学者称之为“稀世珍宝”。编钟是中国汉族古代大型打击乐器，兴起于西周，盛于春秋战国直至秦汉。中国是制造和使用乐钟最早的国家。它用青铜铸成，由大小不同的扁圆钟按照音调高低的次序排列起来，悬挂在一个巨大的钟架上，用丁字形的木槌和长形的棒分别敲打铜钟，能发出不同的乐音，因为每个钟的音调不同，按照音谱敲打，可以演奏出美妙的乐曲。曾侯乙编钟司南是中国古代辨别方向用的一种仪器，是中国古代汉族劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的发明。据《古矿录》记载最早出现于战国时期的河北磁山一带。用天然磁铁矿石琢成一个杓（shao）形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，利用磁铁指南的作用，可以辨别方向，是现在所用指南针的始祖。司南浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑天仪的浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。是中国古代的一种重要宇宙理论，认为"浑天如鸡子，天体圆如蛋丸，地如鸡中黄"，天内充满了水，天靠气支撑着，地则浮在水面上。浑仪和浑象是反映浑天说的仪器，即“物化”和“浑天说”。浑天仪记里鼓车是中国古代用于计算道路里程的车，由“记道车”发展而来。有关记道车的文字记载最早见于汉代刘歆的《西京杂记》：“汉朝舆驾祠甘泉汾阳……记道车，驾四，中道。”可见至迟在西汉时期，即已有了这种可以计算道路里程的车。到后来，因为加了行一里路打一下鼓的装置，故名“记里鼓车”。记里鼓车这是一种会自动记载行程的车辆，是中国古代社会的科学家、发明家研制出的自动机械物体，被机器人专家称为一种中国古代机器人。记里鼓车记里鼓车指南车又称司南车，是中国古代用来指示方向的一种装置。它与指南针利用地磁效应不同，它不用磁性。它是利用机械传动系统来指明方向的一种机械装置。其原理是，靠人力来带动两轮的指南车行走，依靠车内的机械传动系统来传递转向时两车轮的差动来带动车上的指向木人与车转向的方向相反角度相同，使车上的木人指示方向，不论车子转向何方，木人的手始终指向指南车出发时设置木人指示的方向，“车虽回运而手常指南”。古代用水轮驱动的多碓式舂米机械，为晋代杜预发明。连机碓的原动轮是一个大型卧式水轮，轮轴上装有一排互相错开的拨板，用以拨动碓杆，使几个碓头间断地相继舂米。水碓在汉代即已出现，到晋代才出现了连机碓，它不仅用于粮食加工，还用于舂碎香料、陶土等。中国有的地区至今仍在使用。图为《天工开物》中的连机碓图。

连机碓由水轮驱动的粮食加工机械。据《魏书》记载，为晋杜预所创制。它的原动轮是一具大型卧式水轮，水轮的长轴上有3个齿轮,各联动3台石磨，共9台石磨。也有一具水轮驱动2台石磨的,称为连二水磨。水转连磨开元铁牛亦称唐代铁牛，位于永济市城西十五公里，蒲州城西的黄河古道两岸，各四尊。铸于唐开元十三年（725），为稳固蒲津浮桥，维系秦晋交通而铸。四头总重量达230吨的唐朝大铁牛以及附属铁器群，它们是世界上现存的最大规模的古代铁器群。元末桥毁，久置不用，故习称“镇河铁牛”。黄河大铁牛沧州铁狮子位于沧州市政府驻地东南偏北16.5公里。坐落在东关村西0.5公里处。铁狮身高5.78米，长5.34米，宽3.17米，体重约50吨。背负巨盆相传是文殊菩萨莲座，狮身向南，头向西南，两左脚在前，两右脚在后，呈前进状，姿态雄伟，昂首阔步，栩栩如生的铁狮是中国大型的精巧铸铁工艺。沧州铁狮子原铸于公元953年，是中国现存年代最早、规模较大的铸铁艺术珍品之一，具有极高的历史价值和艺术价值。沧州铁狮子

北宋庆历年间（1041-1048）中国的毕昇发明的泥活字标志活字印刷的诞生。印刷术作为中国古代“四大发明”之一，曾对世界文明进程和人类文化发展产生过重大影响。活字印刷的发明是印刷史上一次伟大的技术革命，是一种印刷方法，通过使用可以移动的金属或胶泥字块，来取代传统的抄写，或是无法重复使用的印刷版。活字印刷的方法是先制成单字的阳文反文字模，然后按照稿件把单字挑选出来，排列在字盘内，涂墨印刷，印完后再将字模拆出，留待下次排印时再次使用。活字印刷术水运仪象台是中国古代天文学家发明的一种大型天文仪器，由北宋天文学家苏颂