中國古代的農業機械
趙自然科學史研究所
在中國幾千年的文明史中，農業在整個生產中占有重要地位。隨著社會經濟的發展，為了增加產量，提高勞動生產率，勞動人民發明創造了各種農業生產工具，不僅數量大，而且時間也比較早。這裏只介紹幾種主要的農具。
漢唐以來的耕地
我國很早就發明了雷，用雷翻整土地，播種莊稼，進行農業生產。隨著生產的發展，雷迪發展成了犁。但在戰國以前，人們只用石頭、木頭、骨頭和少量的銅制整地工具。後來由於牛耕的出現和冶鐵業的興起，戰國時期出現了鐵犁，河北易縣、河南輝縣燕下渡遺址出土了戰國時期的鐵犁。鐵犁鏵的發明是壹項了不起的成就，它標誌著人類社會發展的新時期，標誌著人類改造自然鬥爭的新階段。
漢代大力推廣先進的生產工具和耕作方法，犁進壹步發展，在全國廣泛使用。解放後出土的100多件鐵犁中，有鐵口犁、尖翼犁、舌形梯形犁、大犁等。從山西平陸等地漢墓出土的幾幅犁圖可以看出漢代犁的結構形式。當時的犁是鐵做的，已經有了犁壁裝置。山東安丘、河南中牟、陜西Xi、鹹陽、禮泉等地均有漢代鐵犁壁出土。犁壁的發明是犁的重要發展。沒有犁壁的犁是無法達到碎土松土為畝造壟的目的的，必須依靠鋤頭和鐵鍬的幫助。有了犁壁，可以翻土碎土，而且犁壁有壹定的方向性，把土翻到壹邊，把雜草埋在下面當肥料，同時還有殺蟲的作用。歐洲直到十壹世紀才有犁壁的記載，中國直到漢代才有犁壁裝置，比歐洲早了近千年。漢代犁的木質部分由犁軸、犁尖(犁柄)、犁底(犁床)、犁箭、犁十字等部分組成。由此可見，漢代的犁已經基本定型，不僅有先進的犁壁裝置，還有可以調節耕地深淺的犁箭裝置。漢代的犁有雙軸和單軸，基本上都是兩頭牛馱著。因為是直軸長軸犁，犁的時候調頭調頭不夠靈活，費力低效。盡管如此，與戰國時期的犁相比，它還是有了很大的進步。
在唐代，陸龜蒙的《雷吉經》詳細描述了當時犁的部件、尺寸和功能。這種犁的結構是由金屬制成的犁刃和犁壁，以及由木頭制成的犁底、壓刃、犁箭、犁軸、犁尖、犁評、犁樓、犁板等十壹個部件組成。這些部件有其特殊的功能和合理的形式。犁壁在犁的上方，它們是壹個曲面的復合裝置，用於挖掘和翻土；犁的底部和壓錘緊緊地固定著犁頭，增強了犁的穩定性；政策■是保衛犁墻；犁箭頭和犁評估是用於調整耕地深度的裝置。通過調整犁評價和犁箭頭，使犁軸和犁床之間的夾角變寬或變窄，從而使犁頭變深或變淺。也可以通過犁尖掌握耕地的寬度；它的犁軸短而彎曲，軸頭有可轉動的犁板，牲畜用壹套耕田繩拉犁。整個犁相當齊全，先進輕便，翻耕時調頭非常方便，埋深容易控制，省力高效。
陸桂蒙筆下的犁，是中國犁發展相對完整階段的典型。其結構比秦漢時期要完整復雜得多，與現代犁基本相同。這是廣大勞動人民在長期的生產鬥爭實踐中不斷探索和創造的結果，是勞動人民智慧的結晶。
宋元以後，犁的形式更加多樣化，各地創造了許多新犁。南方水田用犁頭，北方旱地用犁頭，犁頭用來培育螞蚱，犁頭用來培育蘆葦、蒿等荒地，鋤頭用來培育海埂。
據史料記載，在整個古代社會，中國犁的發展水平壹直處於世界農業技術發展的前列。
漢代的播種機——鼎形鈸
中國在戰國時期就有了播種機械。漢武帝時，趙國在單腳鈸、二腳鈸的基礎上，創造發明了能同時播三行的三腳鈸。壹頭牛拉著，壹人牽著牛，壹人幫著耕田，壹天就能種壹公頃地，大大提高了播種效率。漢武帝曾下令在全國推廣這種先進的播種機。
漢代鼎鈸修復模型現陳列於中國歷史博物館。其結構如下:下面三個小鏟刃用於開溝，稱為鏟腳。後半部分中間是空的，兩腳之間的距離是壹尺。三根木質空心鈸腿，下端嵌入鈸中，上端與種槽相通。種子箱下部的前部通過長方形開口與前桶連通。桶背下方有開口，活動安裝有百葉窗，用楔子緊固。為了防止種子堵在開口處，在舵柄手柄的柱子上掛壹根竹簽，竹簽的前端伸入舵柄下部並系緊，中間綁壹個鐵塊。鈸的兩邊有兩根軸，可以容納壹頭牛。後面有個鈸柄。
播種前，根據種子類型、種子大小、土壤水分等條件，調節鬥口的閘門，使種子在某壹時間流出的量恰到好處。然後把要播的種子放進桶裏，用牛拉，壹個牽著牛，壹個牽著鈸。耕耘機通過控制耕耘手柄的高度來調節耕耘腳入土的深度，同時也調節播種的深度。行走晃動時，種子自動流出分蘗桶，分成三股，撒入分蘗下的土壤中。在舵柄後面的木架上，用兩根繩子吊著壹根方形木棍，橫放在播種壟上。隨著分蘗的推進，土壤自動耙平，種子覆蓋在土下，從而壹次完成開溝、播種、覆蓋的任務。然後用滾筒壓實，使種子和土壤緊密附著在壹起，發芽生長。
最新的現代播種機的所有功能，不過是把開溝、播種、覆土、壓實這四個工序壹個接壹個地完成，而中國兩千多年前的三足鈸，已經是用同壹臺機器壹起完成了前三個工序。在當時創造出如此先進的播種機，確實是壹大成就。這是中國古代農業機械的偉大發明之壹。
灌溉機械.龍骨水輪
龍骨水車是中國古代最著名的農業灌溉機械之壹。龍骨車在古書裏叫翻車。據後漢記載，這種灌溉機是東漢末年發明的。起初是靠人力轉動輪軸來灌溉水。後來由於輪軸的發展和機械制造技術的進步，發明了以畜力、風力、水力為動力的龍骨水車，並在全國廣泛使用。根據功率的不同，龍骨水車有以下幾種。
人龍骨水車人龍骨水車以人力為動力，多用腳踏，手搖。元代王振農的《書》和清代林青的《河具圖說》對龍骨車的描述更為詳細。除欄桿和檻樁外，車體為木板，長二尺，寬四寸至七寸，高約壹尺。槽內豎立壹塊人行道板，與槽的寬度相同，比槽板兩端短壹尺，用來放置大小車軸。上下人行道，整個周界由壹節帶木銷的龍骨板葉連接，很像龍的骨架，故稱龍骨車。上軸兩端有四根腳踏用的拐杖，放在岸邊的木架之間。人扶著木架，用腳踩著拐杖，就會帶動下面的龍骨葉沿著木槽向上移動，把水刮上岸，流進地裏。龍骨板葉繞過上軸，然後在鋪裝板上緣下移，繞過下軸，再次擦拭。如此循環往復，水不斷從下部被驅趕上岸。這是龍骨車的結構和工作過程。
因為人力的原因，人龍骨水車的汲水能力不夠大，但是在靠近水的任何地方都可以使用。可以兩個人踩，也可以壹個人搖。它非常方便和普及，是壹種廣泛使用的農業灌溉機械。
獸拉龍骨水車南宋初期，龍骨水車有了新的發展，出現了以獸力為動力的龍骨水車，這是龍骨水車發展的新階段。它的水車部分結構和上面說的壹樣，但是在動力機械上有了新的改進。水車上端的橫軸上安裝了壹個立軸，旁邊立著壹個大立軸。壹個大的水平齒輪安裝在垂直軸的中間，以連接水平齒輪和垂直齒輪的齒。立軸上安裝壹根大橫桿，讓牛拉著橫桿轉動，經過兩個齒輪的傳動，帶動水車轉動，把水刮上來。因為畜力比較大，水車可以舉到比較大的高度，打水的量也比較大。
元代王鎮的《農書》中也有水轉龍骨水車的記載。由此可見，這種機器的發明應該是在農書寫成之前近700年，大約是元初。它的安裝和水車與以前的水車完全壹樣。它的動力機安裝在水流湍急的河邊。先搭起壹個大木架，在大木架中央豎起壹根轉軸，轉軸上安裝兩個大橫輪。下臥輪為水輪，水輪上安裝有多個葉片，使水輪受水的沖擊而旋轉。上水平輪是壹個大齒輪，與水車上軸上的垂直齒輪相連。把水車放在河堤挖的深溝裏，流水會沖擊水車旋轉。水平齒輪會帶動水車上的垂直齒輪轉動，垂直齒輪也會帶動水車轉動，帶動河水從河中的深溝流到岸上，流進地裏灌溉莊稼。
如果水源比較高，可以做成壹個大的立式水車，直接裝在水車的轉軸上帶動水車轉動，省去了兩個大齒輪。
壹對大的木制齒輪應用在流水驅動的灌溉機械上，把水輪的轉動傳遞到水輪的軸上，帶動水輪刮水灌溉。這是元代機械制造的壹大進步，也是人們利用自然力造福人類的壹大功績。
先進的糧食加工機械——水錘和水磨
谷物收割脫粒後，必須加工成大米或面粉才能食用。中國古代發明了許多谷物加工機械，如碾、磨、碾、車、輥等。，後來又發明了水動水動水磨、水磨。這些機器效率高，用途廣，是農業機械中的重要發明。
水磨是壹種利用水力碾米的機器，出現於西漢末年。漢代桓譚的《歡子新論》(約公元前23年-公元前50年)中有關於水地的記載。
水錘的動力機是壹個大型立式水車，有幾個葉片，軸的長度根據驅動的水錘數量而變化。轉軸上有壹些撥盤。壹個滾輪有四個撥盤，四個滾輪需要十六個撥盤。移動板用於移動桿。壹根柱子搭起壹根木桿，木桿的壹端安裝壹塊圓錐形的石頭。把要加工的大米放在下面的石臼裏。流水沖擊水車使其轉動，軸上的撥板移動錘桿尖端，使錘頭壹起落地進行水稻脫粒。使用水錘，可以日夜加工。
溪河兩岸均可設置水排。根據水勢的高低，人們采取了壹些不同的措施。如果水勢比較小，可以用木板擋水，讓水從側面流過水車，可以增加水流的速度，增強沖擊力。驅動鐃鈸的數量可以根據水力大小決定，水力大的地方可以多裝壹些，水力小的地方可以少裝壹些。設置兩個以上的鈸叫連鈸，常用的，壹般是四個鈸。
磨，原名顓頊，漢代稱磨。這是壹種將大米、小麥和豆類加工成面粉的機器。磨由兩塊具有壹定厚度的扁平圓柱形石頭制成。這兩塊石頭叫磨扇。下風扇中間有壹根短立軸，是鐵制的，上風扇中間有壹個對應的空套。兩個風扇合在壹起後，下風扇固定，上風扇可以繞軸旋轉。在兩個風扇的相對側，有壹個空的腔室，稱為研磨腔室，腔室的外圍做成下落的研磨齒。上扇有磨眼。磨粉時，谷物通過研磨眼流入研磨室，均勻分布在四周，被磨成粉末，從縫隙流到磨盤，經過篩選去除麩皮等得到面粉。磨的是人，是動物，是水力。水力驅動的磨坊是在晉代發明的。水車的動力部分是臥式水車。磨粉機的上風扇安裝在輪子的立軸上，流水帶動磨粉機轉動。這種磨機適合安裝在水沖擊力比較大的地方。如果水的沖擊力比較小，但是水量比較大，可以安裝另壹種形式的水磨:動力機是壹個立式的輪子，輪軸上安裝壹個齒輪，與安裝在研磨軸下部的齒輪連接。水輪的轉動通過齒輪使磨坊轉動。這兩種水磨結構都比較簡單，應用也比較廣泛。
隨著機械制造技術的進步，後來人們發明了壹種結構復雜的水磨。壹個水車可以帶動幾個磨坊同時轉動。這種水磨被稱為水磨機。王振農的書裏有關於水對機磨的記載。這種水力加工機械的水車又高又寬，而且是立式車輪，所以要用沖水車。車軸粗，長度要適中。軸上每隔壹定距離安裝三個齒輪，每個齒輪連接壹個磨齒，中間的三個磨齒連接相鄰的兩個磨齒。水車的轉動通過齒輪帶動中磨，中磨轉動，再通過磨上的木齒帶動下壹個磨。這樣，壹個水車就可以帶動九個磨坊同時工作。