种橙有趣味地利用惯力的工具，就是所锅“舞攒’’。它的构造如图36所示。在
攒棹的上端装上一块重的圆木或圆石（长形的也可以），下边紧接着装上两条皮
条，在同一方向程稿着缵槔下行。下端再分开，分别装在一个长形横板的两端。
圈36舞斌
横板中同备有一个圆孔，使缵桴很松的由中同通过。使用开始的时候，把两条皮
条大部分都程橇在锴槔以上，横板当然也偏在上方。然后把攒头放在要攒孔的嚣
位，用一笺手猛力向下压动磺板，箔头受两条皮条转动缵桴的力量，就急剧地转
动起来。但是，因为受：E端重块的惯力，当横板已落到将近最下的地位时，手力
一松，两条皮条就向反方向转动，又把横板提上去，然后使手再用力下压，攒头
就又向原来的方向辖动起来。用这种工具的优点是能用右手草独进行缵的工作，
而用左手掌握着工件。
三、重力的利用
利用重力当原动力我国知道的也很早。最初是利用人的体重的一部或全部当
作原动力。桓镡新谕上记载着：“伏牺之制杵臼，万民以济。及后人加巧，因延
力借身重以践碓，而利十倍杵舂。”因为用杵臼舂米，完全是用人两臂肌肉的力
量，比较容易疲劳。后来发展为用脚踏碓，借用一个长的檀桴，把杵头装在桴的
一头，人把两臂扶在一个横棹上，或跨在两个平桴土。当用脚踏动碓桴的另一头
·34·
时，即可借一部分体重作下压的力量。当脚松开时，杵头就自动的舂下去，这样
就比较省力，如图37所示。桓孬是西汉末年到东汉初年的人，所以我国知道利用
体重为原动力至少已有两千年的历史。后来用脚踏动为拐水灌溉用的翻牵，也都
是借用一部分体重，如图38所示。用脚踏动的卓船也是孱于这一类的。
圃37用脚踏碓
＼．
（采宋应星：天工开物）
圈38翻卓
（采宋膨星：天工开物）
在锥井机上，有时进一步借用人的全部体重当原动力。如图39的上部所示，
把锥井的工具装在梗棹的一头，由两个人在另一头交替着登上去或跳下来，就能
使锥具上下工作。或如图39的下部所示，由两个人在锥具的同一头上，坐上去
或跳下来，也可以得到一样的糖果。又如前边图29所表示的锥井图，在一个直径很
大用竹木等制成的空输里边，由几个人共同沿着某一方向爬行，他们的全部体重
都使空输迥辖，雏具因之上升；沿着相反的方向爬行，就使空输向反方向迥辖，
锥具因之下降。这也是利用重力为原动力的很好的实例。到明代晚年，1 627年，
王微根据自q导锺的原理彀甜的自蒋磨和自行卓(1)，更是在人体p-).夕{-，完全利用物
体的重量了（前一种系利用悬挂的重量，后一种系利用卓上的载重）。
往(1)划仙渊：王微与我圈第一部机械-程学。机械工程学报第6椎第3期，19584f-9月。
·35·
圃39笳罩锥井机
（采依~弗·庳鼓涅佐夫：中圜科学技衍史）
四、诫经摩擦力与利用摩擦力
当一物体对于另一物体有相对运动并且互相接触着的时候，一定会发生摩擦
力。在任何机械，这种摩擦力总是要消耗所加原动力的一部分。它的大小是和接
触面的物簧，两面髑压力的大小及两个接触面粗糙的程度等有关。当接触面比较
·36．
粗糙的时候，如果能够用一种滚动摩擦或者一种滚动摩擦和一种比较光滑的滑动
摩擦把原来比较粗糙接触面的滑动摩擦代替掉，就可以使所黄的原动力减去很
多。就是虢，作同样的工作可以省很大的力量。我国古代人民在这方面的发明是
很早的。其中最主要的一项实例就是卓的发明。根据记载，卓发明于轩辕黄帝时
代（公元前2698到公元前2599年），并且虢是受到了飞蓬蒋动的启发(1)。近
年来，在考古工作方面，发现甲骨文中的卓字已有九个，金文中的卓字已有二十
二个，陶文中也有卓字。第十三次在小屯发掘，曾发现一辆怒四匹餍的战卓遗
赫‘2)，更可断定在殷代以前早就有了卓。因为在古代由开始有牵发展到有四匹属
褒着的战牵，是需要相当长的时圃的。
章的重要功用是当移动重物时，把重物对地面的滑动摩擦改为卓输对地面的
滚动摩擦和卓轴对输毂中圈或卓轴对轴承比较光滑的滑动摩擦。秸果大大减省了
所需要的原动力。到周代更发明了用动物油作涸滑剂（兄菏径，国风，筒兮一章）。
到汉代又采用了红铜（即采用了铁的滑动摩擦面，兄静慎祝文解字及刘熙释名），
更大大减程了摩擦力。
我国劳动人民运蒋木石等重物时，多在下面横放若干铁的或木的滚柱，这也
是用滚动摩擦代替滑动摩擦的实倒(3)。实际上用的很多。
茌(1)淮南子，没山引：“兑恭蓬耱而知为率。”
汜狳引：“为之炎Ⅱ输建舆，嚣禺服牛，民以致速而不劳。”
通典：“靓蓬蒋而为输…复为之舆。舆输相承，流蒋罔梗。任重致速，以利天下。
此卓之始也。”
轺物开智：“兑蒋凰之蓬不已者于是制乘率。横木为籽，直木为辕。以尊太上，故
、日轩祓氏o”
缸(2)石璋如：段城最近之重要瀣现，中嘲考古学报，0 1947年第二珊。
甲骨文的率字，据孙海波甲骨文搦所收，共有九个。金文的牵字，据容麇全文糯所
收共有二十二个。陶文中也有率字。第十三次在小屯琏掘，鼗现了一蝻蔫四匹禺的
战卓蘧跻。可断定在殷代早已有了率o叉在小屯鼗现的率餍同坑，更ll:薤明禺系鞔
率之用。
驻(3)哭兢，寅观政要卷第二，枘辣第五：“直观四年（公元630年），……臣（指强支素）
尝冕隋窒（公元581-618年）初修此殿（指洛隔乾元殿），楹栋宏壮，大木非近道所
有o多宜豫章揉乘。二千人拽,柱o其下施毂，皆以生跌为之。中蠲若甩木蝓，动静
火出。”
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又元史卷四十八，天文志第一，郭守敬造筒仪法上载着：“……百刻环内广面
卧施圆轴四，使赤道环旋蒋无涩滞之患。’’这更是很明确地刽用了滚柱轴承。最
近英国Charles Singer等所著的工艺史(A History .ofTechnology)第三铿第327
厦上载着：“在达芬奇(Leonardo da Vinci，公元14 52-1519年)的笔琵
本上有关于滚柱轴承的草图，但是那时用的并不多。’’在同一卷第658页上载
着：“公元1 561年WilliamⅣ的锺匠Eberhardt Beldewin制造的一个锺上售朵
．用了滚柱轴承。”
所以草就滚柱轴承藐，我国的发明是早于西洋二百年左右（因为郭守敬是公
元12 31-1316年的人）。他的天文仪器是公元1276年所制。
』青亲又知道把卓输对地面的摩擦力当作一种传动的媒介，把卓前进的运动蠲
接传到其它机构，以达到一定的目的。最显著的实例如记里鼓卓、指南卓、舂
牵、磨牵等C群见中国在传动机或传动机件方面的发明一章），它们都是利用卓输
对地面的摩擦力把卓前进的运动传达到其它机构上去，以表现一定的运动或发生
一定的力量而作工。这也是一项很聪明的发明。
五、采用迪横搏动以代替嗣歇运动
当入类利用一种工具或一种机械作工的时候，开始多是蠲歇的。就是每隔一
定的时踊工怍一次。中蠲无徐或熨或短，总有一部分浪费的时蠲，秸果使劳动生
产率不高。后来孑’发明用建粳的蒋动代替髑歇运动，以达到连稽或接近于遵赖的-
工作，效率因之大大提高。我国劳动人民在过去几千年里边，在这方面的表现很
不少，毽择要叙速如下：
1．风屠
扇是使空气由一个地方流向另一个地方的工具。目的或是取凉，或是帮助冶
铸，或是帮助分清程重不同的子粒等。在罗蔟所著的物原上藐：“舜始造扇”。
如果忍为可靠的器，已有四千年以上的历史。但开始的时候，它的动作一定是躅
歇的。到西汉时，丁霞就发明了输扇。西京杂琵上载着：“长安巧工丁聂（有用
糯字的）……作七输大扇，皆径丈，，相连精。一人运之，满堂寒战。”后来，在
．寂器里，分开子粒的鼹扇或扇卓，更是完全达到了用输形的风扇以违横搦风的目
的。王安石（公元1021 - 1086年）“和农具待十五首’’中第二首就是咏蹋扇
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的‘”，可见最晚在北宋就已程发明了。
王祯农害卷十五上载着：“鼹扇。集颓云：飚，风飞也。拐毂器。其制中置
箕轴，列穿四扇或六扇，用薄板或糊竹为之。复有立扇队扇之别。各带掉轴，或
手蒋足蹈，扇即随蒋。凡舂辗之际，以糠米聍之高槛，底通作匾德，下漓均釉如
廉。即将机轴掉蒋搦之。糠粞既去，乃得净米。又有舁之埸圃蠲用之者，薷之扇
卓。凡蹂打麦禾等稼，族粒旧杂，亦须用此风掘。比之枚掷箕簸，其功多倍。”
圈40扇牵
（采宋应星：天工开物）
图40系天工开物上的扇卓图，现在北省通用的和这一样。图41系同害．卜的飚
扇图。此图表示的不够完全，但输扇一部分表示的比较清楚，又原动力是用足蹑。
用于冶铸方面的鼓风器，开始时系用牵囊，后来用属排、水排（洋兄第四章图
益(1)宋李膈湖：王荆公薷笺注卷_}．Lo
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53)，都是向一个方向运动时搦风，回行时风就停止j后来发明风箱，虽靛仍1日
是没有脱离往复运动，但除去掮风板到达两桎端的一点时图以外，基本上已能达
到建精搦风的目的，所以没有向输扇方向发展。图42表示风箱的构造。图中A
圃41飓扇
（采宋应星：天工开物）
圃42凰箱
是一个木制的箱（也有不少采用圆筒形的），中蠲装置一个掘风板B。箱内左下
方附有一个方形管，俗名噼做炕。前后MN两口都和箱内通着，中固有一个向外
的风口G。风口的内部有一个活髑V，可使空管的前牟和后牛交替通于风口，如
附图所示。E与F为箱两端的两个活髑，只能向里开，使空气只能由外部入箱，
不能由箱外出。用时，推搦风板之柄向前，刖掘风板后的空气稀薄，压力降低，
外部空气遂压开E朗向箱内流入。同时搦风板前的空气浓厚，压力升高，F F弓被
压紧阴，掮风板前的空气函箱流入空管，推活腻V使之向右，并程过出风OG而吹
入冶炼墟中。反之，若拉掘风板之柄向后，剐一切与前相反，掘风板后的空气由
箱流入空管，推活髑V使之向左，并径过出风口G而吹入冶炼墟中。如此往复推
拉，箱中高压的空气几乎是违糟的吹出，能使墟火盛燃。．图43表示风箱正在工
作的情形。
·40·
2．石确与火炮
我国古代的所帮袍，都是“p机发石’’。有的把一个长桴的下头固定住，用
力搬或拉它的上头，使它储蓄一定的弹力。利用这种弹力把石块打到敌人那边
去。有的把一个植桴的中蠲装在一个可以旋蒋的横轴上，上端装一个兜子，兜住
石块。再由多人用多条糨索同时猛拉下端，把石块抛到敌人那边去。宋代曾公亮
所著的武桎总要上载的五梢袍、七梢袍等，都是这一类的实例。在所有这些办法
中，他们的运动都是蠲歇的。
图43虱箱正在工作情形
（采宋应星：天工开物）
三国时局钧（公元230年左右）曾试骏用章输使石块违植的飞出去。傅
子上载着：“……（属钧）又患旧发石卓，中敌刖喹石不能连属而荃。欲作一
翰，悬大石数十，以机鼓输如常，且q以断悬石飞击敌城，使首尾电歪。尝试以章
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输悬瓿甓数十，飞之数百步矣。’’
’后来火炮也有同样的发展。当开始发明火炮的时候，动作当然是髑歇的o后
来，先发明了所翻遵珠炮，就是几个炮筒饼在一起，可以追植着点火打出去。到明
圆44摩输炮
（采茅元仪：武备志）
代天启元年（公元1 621年）茅元仪所著的武备志卷一百二十三上载着卓输炮的计
划。它的示意图如图4 4。誊上的貌明如下：“每输幅条十八根，长一尺四寸。
每条左右傍毓二杆。……铳内装火蘖铅子。一瞬驮架二输。架中糙铁蒋柱。以皮
条护铳口以固菜子。违木架杓重二百余斤。三罩附之。如临敌，将架鼠地，先取
一输安架柱上，随其高低蒋打。二罩可执七十二人之器也。”就税明看，可知一
架卓输炮_L装着三十六个炮。如一骡驮二输，就共有七十二个炮，可以遵植着点
火打出去。
3.由“爨船”发展为“章船”
由桨船发展为卓船，即使船前进由圈歇运动的桨发展为建糖蒋动的输形桨，
也是一个很好的例子。根据已得到的瓷料，这一发明可能是由j租冲之（公元
42J-500年）开始的。南齐者卷五十二租冲之传上载着：“又造千里船，于新
亭江斌之，。日行百余里。”若用固歇运动的桨，是不容易达到这样速度的。其次
即唐代李阜所发明的战隘，很明显的是一种卓船了。旧唐者卷一百三十一李卑传
·42·
-载着：“……常运心巧思为战隘，挟二输蹈之，翔风鼓疾，若挂帆席：”宋代
陆游老学庵笔记b载着：“擂相榻么，战/舒卓船，有桨船。……官罩战船亦傲
戚卓船而增大。……至完颜亮入寇，牵船优在，颁有功云。”宋史卷三百八十三
摩允文传上载着：“……亮至瓜州，允文与存中临江按弑。命战士踣卓船，中流
．E下，三周金山，回蒋如飞。敌持浦以待，相顾胲愕。……”这都藐明改为违禳
运动的输形桨PJ后，船的速度大大的提高了。图4 5表示牵船。茅元仪武备志上
吗做卓输舸。 ‘
圃45卓昭嗣
（采茅元仪：武衙志）
4．由桔槔璇稿发展为翻牵、水牵及简章
桔椁和辘褴都足嗣歇的由低处向高处扬水的机械。到东/R l一岚和三国属钧就
发展为翻卓，唐代又发展出水章取j简牵（都群木害其他章节）。它W的运动就由阔
歇的变为渣祯迥率的了。‘
就本章所有的叙jL看，可知我国在利用弹力、惯力、重力方面，在V程摩擦力
和利用摩擦力方面以及".燕采用遵濑运动以代替闭歇运动方面，都有很早的发明。