【知識傳承】中國古代機械工程彙總[簡單機械1~4]

槓桿是最簡單的機械，當原始人拾起一根棍棒企圖撬動一塊石頭時，
實際上就已在使用槓桿。
舊石器、新石器時代的石質工具如石斧、骨質工具如骨耜，
其上都鑿有孔，以便安裝木柄，表明當時已是有意識地使用槓桿。

古代人在槓桿類器物中最重要的發明是衡器或秤。
中國古代衡器稱為權衡、秤。
一種是等臂的，一種是不等臂的。
《漢書•律曆志》：「權與物鈞而生衡」。
「權」又名秤錘，它如果與所需衡量的物品重量相同，
等臂秤就會平而不斜。
《史記•仲夷弟子列傳》：「千鈞之重，加銖兩而移」，
「移」字表示在秤桿上終移動權的位置。
從這些文字記載看來，最遲在春秋時期已有各種類型的衡器。

可變換支點的秤 ( 在同一秤桿上有二至三個提繩 )，
是古代人在衡器上的重大發明之一。
南朝宋時張僧繇所繪的《二十八宿神像圖》中，
就有一人手執一根有三個支點的秤。
唐宋時期，民間出現一種銖秤，它有兩個支點即兩根提繩，
可以不須置換秤桿，就可秤量不同重量的物體。
這表明了古代中國人在實際上已完全掌握了槓桿原理。

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[ 本帖最後由 jojonick 於 2006-3-24 09:21 編輯 ]

桔槔是古代的一種取水工具，實際上就是槓桿之一。
明代羅頎所編的《物源》一書說「伊尹始作桔槔」。
伊尹是商湯的賢臣，也就是說，它產生於約公元前1700年。
其實將一根粗木桿支架於立柱上就可以造成簡單的桔槔。
春秋時期，桔槔被普遍用作農田灌溉機械，
戰國時，墨翟將它改裝成挖鑿機械，方法大概是將桔槔長臂端裝上工具，
利用衝擊力將堅土鑿鬆，這是他發明的最古老的衝擊式鑿掘機械。
　　
桔槔的運用在後來日益廣泛。
古代拋石機上的炮桿、攻城用的木慢車等，都是槓桿原理的應用。
其他應用了槓桿原理的許多古代器具，
最簡單的如剪刀；稍複雜的如弩機上的撥動機件，即扳機；較沉重的如腳踏碓。腳踏碓、水碓和槽碓上的主件即碓桿，
實際上它是一根架於支撐點上的長木，以短臂為用力端，而長臂為作業端。
而雨傘中的可摺疊撐桿，則是更輕巧的滑動槓桿了。

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[ 本帖最後由 大盤帽 於 2006-1-11 02:34 編輯 ]

西方人稱為「滑輪」的東西，
古代中國人稱為「滑車」，
滑車的含義，除了主要部件滑輪外，
還包括安裝滑輪的構架、繩索或皮帶。
在使用上，應用一個定滑輪，可以改變力的方向；
應用適當配合的一組滑輪，則可以省卻氣力。

中國最遲從戰國時代開始，
滑車已經在作戰機械、井中提水等實際作業中被廣泛使用，
墨翟在其《墨經》中將其稱為「繩制」，並討論了它的力學原理。
以繪畫形式表現滑車的，大約起於漢代，可能是從漢代起，
滑車在工程技術中普遍應用的反映。在山東武梁祠漢代的畫像石中，
便描繪了人們通過使用滑輪以打撈鐵鼎的「泗水取鼎」故事。
在明代的科學名著《天工開物》中，
也可以看到高聳的鹽井架上，安裝了定滑輪的場面。
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[ 本帖最後由 大盤帽 於 2006-1-11 02:42 編輯 ]

轆轤是滑車的另一種形式，它的主要部件是一根短圓木，
上繞繩索，圓木可環繞其固定軸而轉動。
明代羅頎所編的《物源》載：「史佚始作轆轤」，
「史佚」為周初史官，故轆轤可能起源於商末周初。
春秋時期，曾在一種軍用巢車或八輪車上裝有轆轤，
以便將巢車舉起，車內人即可居高望敵城。自戰國到漢代，
轆轤常被人用作入葬下棺的機械。

但轆轤的最廣泛用途，無疑是用於從井中提水。
將吊水桶繫在轆轤上的繩子兩端，將兩股繩逆順交轉於轆轤上，便能發揮功用。這樣的轆轤稱為雙轆轤。
王禎所著《農書》指出：轆轤「或用雙綆而逆順交轉所懸之器，
虛者下，盈者上，更相上下，次第不輟，見功甚速」。
可見，雙轆轤的發明不會遲於《農書》一書完稿的1313年。
古代人亦曾將轆轤、滑輪與架空索道聯合應用，
將山下的流水引到山上，在機械工程上，也是很有意義的創造。

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