世界机械发展史 庞立 摘要：本文按时间顺序从四个阶段叙述世界机械发展的历程，每个时期的机械都有各自的特色，都曾经使得人类社会飞跃发展，促 进社会的向前发展，进一步证明了世界机械的发展史与人类文明发展史是紧密相连的，并且对未来机械的发展趋势进行猜想以及揭示
机械发展背后的环境污染问题并且提出解决方案。
关键词：机械发展史 原始机械 古代机械 近代机械 现代机械
中图分类号：G642 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2011.09.207 1 前言
机器（machine） ［1］
由有零件组成的执行机械运动的装置，用 来完成有用的机械功或者转化成机械能。机构（machanism）是由
多个构件组成，能实现预期的机械运动。如下图的内燃机的结构
图中曲轴 、连杆、活塞和气缸组成了连杆机构；凸轮、顶杆和汽缸 体组成了凸轮机构。由此可见一部机器可能由一种或者多种机
构组成。强调一下机器实现的是能量的转化，而机构实现的是力
与运动的转变。但是从运动的观点来讲，机器和机构并无差别。 习惯上用“机械”（machinery）一词作为机器和机构的总称。
2 世界机械发展的四个阶段
世界机械的发展史与人类文明的发展史紧密相连，这里有必
要简单介绍一下。根据人类文明发展，世界机械的发展史可以分 为四个阶段：第一个阶段发生在大约200万年前至50万年前的这 一阶段称之为原始阶段；第二个阶段发生在大约公元前 7000 年
至 18 世纪初为古代机械发展阶段；从十八世纪中叶到二十世纪 初为近代机械发展阶段，二十世纪初到现代为现代机械发展阶 段。
2.1 原始机械发展阶段 在人类历史的长河中，发生了几次决定人类命运的大革命。
第一次革命发生在大约200万年前至50万年前，人类学会使用了 最简单的机械——石斧、石刀之类的天然工具，劳动造就了人，人 类发现并使用了火，食用熟食使人类更加聪明，而且延长人类的 寿命。
2.2 古代机械发展史
根据考古学家发现公元前 7000 年，巴勒斯坦地区犹太人建
立杰里科城，城市文明首次出现在地球上，最早的车轮或许是此
时诞生的。公元前4700年，埃及巴达里文化进入青铜器时代，那
时出现了搬运重物的工具：有滚子、撬棒、（如图a）、滑轮（如图b）
和滑橇等，在建造金字塔时就使用这类工具。介绍古代的机械发
展史不得不介绍中国，公元 14 世纪以前，我国的发明创造在数
量、质量上以及发明时间上都是领先的。例如四大发明，指南车
（利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人指示方向。不
论车子转向何方，木人的手始终指向南方，（如下图 c）等等。可
惜 15 世纪后，中国仍然处于封建社会，而以英国、法国为代表的
西方国家开始发展自然科学，兴办大学，培养人才。到公元15世
纪，西方的机械科学已超过中国。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”。它开创了 用蒸汽作功的先河。 2.3 近代机械发展史
18 世纪从英国发起的技术革命，是技术发展史上的一次巨
大革命，它开创了以机器代替手工工具的时代。这不仅是一次技
术改革，更是一场深刻的社会变革。这场革命是以工作机的诞生
开始的，以蒸汽机（如下图 1.3.1）作为动力机被广泛使用为标志 的。在这一时期内英国的瓦洛和沃恩先后发明球轴承；英国的威
尔金森发明较精密的炮筒镗床，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；英国的卡特赖特发明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；英国的威尔金森建成第一艘铁船；英国
的圣托马斯发明缝制靴鞋用的链式单线迹手摇缝纫机（如下图 1.3.2），这是世界上第一台缝纫机；德国的德赖斯发明木制、带有
车把、依靠双脚蹬地行驶的两轮自行车；美国的奥蒂斯设计制造 单斗挖掘机械等等。1870年以后，科学技术的发展突飞猛进，各
种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进
了经济的发展。这就是第二次工业革命。当时，科学技术的突出
发展主要表现在三个方面，即电力的广泛应用、内燃机和新交通
工具的创制、新通讯手段的发明。在这一时期内，美国发明家爱
迪生发明了电灯；德国机械工程师卡尔 ·
本茨制成第一辆汽车（如 下图 1.3.3）；电话，飞机等等这些重要的使用工具被发明出来
了。这两次工业革命都出现西方，而东方国家依然停滞不前，注 定了落后的局面。 世界机械发展史 庞立 摘要：本文按时间顺序从四个阶段叙述世界机械发展的历程，每个时期的机械都有各自的特色，都曾经使得人类社会飞跃发展，促
进社会的向前发展，进一步证明了世界机械的发展史与人类文明发展史是紧密相连的，并且对未来机械的发展趋势进行猜想以及揭示
机械发展背后的环境污染问题并且提出解决方案。
关键词：机械发展史 原始机械 古代机械 近代机械 现代机械
中图分类号：G642 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2011.09.207 2.4 现代机械发展史
20世纪60年代以来，一大批逐步形成的高技术群体 ［2］ ：如微
电子技术、信息技术、自动化技术、生物技术、新材料技术、新能源
技术、空间技术、海洋开发技术、激光和红外技术、光纤技术等等
与之前发展起来的机械结合起来，渗透到经济，军事各个领域，速 度之快令人咋舌。例如我们平时用的手机用的是通信技术、微电
子技术和机械技术的结合；试管婴儿是生物技术与机械技术的结 合、太空探索是空间技术和机械技术的结合等等。
3 世界机械发展的趋势
①未来机械的发展越来越离不开计算机来设计和控制精
度。比如制作一个凸轮，用图解法来设计没有精度，用解析法来
设计计算极其麻烦而且手工加工凸轮误差太大，这样设计出来的
成品在20世纪来说不算落后，但是对于21世纪来说精度明显不 够，因此用计算机辅助技术解析来代替人为解析就能达到精度要 求，无论凸轮多么复杂。 ②未来机械离不开智能化，智能化只能依赖于软件来实现。
例如机械帝国里面的智能机器人，这是机械和软件的完美结合，
机械中要把握自由度的控制，软件要把握程序语言的设计。
③未来机械还在于其微型化，纳米技术在机械中的使用会变
得很重要，可以想象，搞军事侦察的时候如果用纳米技术制作的
微型侦察器放在敌军指挥中心那会是什么结果。
④机械还会与新材料结合起来。在航天，航海等这些对材料 本身有要求的领域，也离不开材料机械的发展。
⑤另外，机械还会朝着节约能源、新能源和减少污染等方面
发展。人类的物质生活是发展起来了，同时地球温度在上升，空
气中的污染加重，近年来的地震、火山、海啸等等自然灾害频繁发
生无不与能源的过度开发和使用、对环境的污染有着直接或间接 的关系。
4 对人类机械发展的思考
未来机械发展与各方面技术结合起来，需要的不仅仅是传统
意义上的机械设计人才，而是复合型人才。比如材料机械人才，
软件机械人才，计算机运用机械人才等等，这需要我们新一代的
青年通过学习各方面的技术来达到这个要求，同时也离不开社
会，国家的大力支持。另外我们每个人都知道现今工厂仍然冒着 浓浓的黑烟；汽车的尾气依然充斥着整个大气，石油天然气等资 源面临匮乏的境地。对于这些我们都见怪不怪了。因此未来机 械在发展趋势是发展“绿色环保节能机械”。这其中包含对减少
环境污染，对提高机械的能源使用率、使用新能源，比如太阳能， 风能等等之类有较高要求。因为世界的资源已经所剩无几了，地 球污染越来越严重，如果再不采取措施来减缓和避免这种无止境
的滥用资源和污染环境的行为，人类将会灭亡。例如现在之所以 不把太阳能，风能作为主要能源是因为对这些资源的使用率不
高，例如风能的利用率是不到5%，太阳能使用率不到2%，如果提 高利用率，那么人类就不会为环境污染和能源匮乏的问题而担忧 了。
参考文献：
［1］陈立德.机械设计基础[M].高等教育出版社,2007. ［2］姚伯威,吕强.机电一体化原理及其应用[M].国防工业出版社, 2004.
作者简介：庞立，南京金陵科技学院龙蟠学院，专业班级，机械专 业，江苏南京 211169
世界机械发展史 庞立 摘要：本文按时间顺序从四个阶段叙述世界机械发展的历程，每个时期的机械都有各自的特色，都曾经使得人类社会飞跃发展，促 进社会的向前发展，进一步证明了世界机械的发展史与人类文明发展史是紧密相连的，并且对未来机械的发展趋势进行猜想以及揭示
机械发展背后的环境污染问题并且提出解决方案。
关键词：机械发展史 原始机械 古代机械 近代机械 现代机械
中图分类号：G642 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2011.09.207 1 前言
机器（machine） ［1］
由有零件组成的执行机械运动的装置，用 来完成有用的机械功或者转化成机械能。机构（machanism）是由
多个构件组成，能实现预期的机械运动。如下图的内燃机的结构
图中曲轴 、连杆、活塞和气缸组成了连杆机构；凸轮、顶杆和汽缸 体组成了凸轮机构。由此可见一部机器可能由一种或者多种机
构组成。强调一下机器实现的是能量的转化，而机构实现的是力
与运动的转变。但是从运动的观点来讲，机器和机构并无差别。 习惯上用“机械”（machinery）一词作为机器和机构的总称。
2 世界机械发展的四个阶段
世界机械的发展史与人类文明的发展史紧密相连，这里有必
要简单介绍一下。根据人类文明发展，世界机械的发展史可以分 为四个阶段：第一个阶段发生在大约200万年前至50万年前的这 一阶段称之为原始阶段；第二个阶段发生在大约公元前 7000 年
至 18 世纪初为古代机械发展阶段；从十八世纪中叶到二十世纪 初为近代机械发展阶段，二十世纪初到现代为现代机械发展阶 段。
2.1 原始机械发展阶段 在人类历史的长河中，发生了几次决定人类命运的大革命。
第一次革命发生在大约200万年前至50万年前，人类学会使用了 最简单的机械——石斧、石刀之类的天然工具，劳动造就了人，人 类发现并使用了火，食用熟食使人类更加聪明，而且延长人类的 寿命。
2.2 古代机械发展史
根据考古学家发现公元前 7000 年，巴勒斯坦地区犹太人建
立杰里科城，城市文明首次出现在地球上，最早的车轮或许是此
时诞生的。公元前4700年，埃及巴达里文化进入青铜器时代，那
时出现了搬运重物的工具：有滚子、撬棒、（如图a）、滑轮（如图b）
和滑橇等，在建造金字塔时就使用这类工具。介绍古代的机械发
展史不得不介绍中国，公元 14 世纪以前，我国的发明创造在数
量、质量上以及发明时间上都是领先的。例如四大发明，指南车
（利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人指示方向。不
论车子转向何方，木人的手始终指向南方，（如下图 c）等等。可
惜 15 世纪后，中国仍然处于封建社会，而以英国、法国为代表的
西方国家开始发展自然科学，兴办大学，培养人才。到公元15世
纪，西方的机械科学已超过中国。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”。它开创了 用蒸汽作功的先河。 2.3 近代机械发展史
18 世纪从英国发起的技术革命，是技术发展史上的一次巨
大革命，它开创了以机器代替手工工具的时代。这不仅是一次技
术改革，更是一场深刻的社会变革。这场革命是以工作机的诞生
开始的，以蒸汽机（如下图 1.3.1）作为动力机被广泛使用为标志 的。在这一时期内英国的瓦洛和沃恩先后发明球轴承；英国的威
尔金森发明较精密的炮筒镗床，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；英国的卡特赖特发明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；英国的威尔金森建成第一艘铁船；英国
的圣托马斯发明缝制靴鞋用的链式单线迹手摇缝纫机（如下图 1.3.2），这是世界上第一台缝纫机；德国的德赖斯发明木制、带有
车把、依靠双脚蹬地行驶的两轮自行车；美国的奥蒂斯设计制造 单斗挖掘机械等等。1870年以后，科学技术的发展突飞猛进，各
种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进
了经济的发展。这就是第二次工业革命。当时，科学技术的突出
发展主要表现在三个方面，即电力的广泛应用、内燃机和新交通
工具的创制、新通讯手段的发明。在这一时期内，美国发明家爱
迪生发明了电灯；德国机械工程师卡尔 ·
本茨制成第一辆汽车（如 下图 1.3.3）；电话，飞机等等这些重要的使用工具被发明出来
了。这两次工业革命都出现西方，而东方国家依然停滞不前，注 定了落后的局面。 世界机械发展史 庞立 摘要：本文按时间顺序从四个阶段叙述世界机械发展的历程，每个时期的机械都有各自的特色，都曾经使得人类社会飞跃发展，促
进社会的向前发展，进一步证明了世界机械的发展史与人类文明发展史是紧密相连的，并且对未来机械的发展趋势进行猜想以及揭示
机械发展背后的环境污染问题并且提出解决方案。
关键词：机械发展史 原始机械 古代机械 近代机械 现代机械
中图分类号：G642 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2011.09.207 2.4 现代机械发展史
20世纪60年代以来，一大批逐步形成的高技术群体 ［2］ ：如微
电子技术、信息技术、自动化技术、生物技术、新材料技术、新能源
技术、空间技术、海洋开发技术、激光和红外技术、光纤技术等等
与之前发展起来的机械结合起来，渗透到经济，军事各个领域，速 度之快令人咋舌。例如我们平时用的手机用的是通信技术、微电
子技术和机械技术的结合；试管婴儿是生物技术与机械技术的结 合、太空探索是空间技术和机械技术的结合等等。
3 世界机械发展的趋势
①未来机械的发展越来越离不开计算机来设计和控制精
度。比如制作一个凸轮，用图解法来设计没有精度，用解析法来
设计计算极其麻烦而且手工加工凸轮误差太大，这样设计出来的
成品在20世纪来说不算落后，但是对于21世纪来说精度明显不 够，因此用计算机辅助技术解析来代替人为解析就能达到精度要 求，无论凸轮多么复杂。 ②未来机械离不开智能化，智能化只能依赖于软件来实现。
例如机械帝国里面的智能机器人，这是机械和软件的完美结合，
机械中要把握自由度的控制，软件要把握程序语言的设计。
③未来机械还在于其微型化，纳米技术在机械中的使用会变
得很重要，可以想象，搞军事侦察的时候如果用纳米技术制作的
微型侦察器放在敌军指挥中心那会是什么结果。
④机械还会与新材料结合起来。在航天，航海等这些对材料 本身有要求的领域，也离不开材料机械的发展。
⑤另外，机械还会朝着节约能源、新能源和减少污染等方面
发展。人类的物质生活是发展起来了，同时地球温度在上升，空
气中的污染加重，近年来的地震、火山、海啸等等自然灾害频繁发
生无不与能源的过度开发和使用、对环境的污染有着直接或间接 的关系。
4 对人类机械发展的思考
未来机械发展与各方面技术结合起来，需要的不仅仅是传统
意义上的机械设计人才，而是复合型人才。比如材料机械人才，
软件机械人才，计算机运用机械人才等等，这需要我们新一代的
青年通过学习各方面的技术来达到这个要求，同时也离不开社
会，国家的大力支持。另外我们每个人都知道现今工厂仍然冒着 浓浓的黑烟；汽车的尾气依然充斥着整个大气，石油天然气等资 源面临匮乏的境地。对于这些我们都见怪不怪了。因此未来机 械在发展趋势是发展“绿色环保节能机械”。这其中包含对减少
环境污染，对提高机械的能源使用率、使用新能源，比如太阳能， 风能等等之类有较高要求。因为世界的资源已经所剩无几了，地 球污染越来越严重，如果再不采取措施来减缓和避免这种无止境
的滥用资源和污染环境的行为，人类将会灭亡。例如现在之所以 不把太阳能，风能作为主要能源是因为对这些资源的使用率不
高，例如风能的利用率是不到5%，太阳能使用率不到2%，如果提 高利用率，那么人类就不会为环境污染和能源匮乏的问题而担忧 了。
参考文献：
［1］陈立德.机械设计基础[M].高等教育出版社,2007. ［2］姚伯威,吕强.机电一体化原理及其应用[M].国防工业出版社, 2004.
作者简介：庞立，南京金陵科技学院龙蟠学院，专业班级，机械专 业，江苏南京 211169