温兆麟;刘成侣;常亮
【摘 要】中国古代在机械方面有许多发明创造,在对古代机械(主要是农业机械)研究的基础之上,运用类比创新原理,将现代机械与中国古代机械进行类比,如将刮板输送机与翻车、斗轮挖掘机与井车以及斗式提升机与高转筒车等进行类比,发现两者之间在结构或原理上有很多相似之处.该方法对借鉴中国古代机械或者利用现有机械进行创新设计具有一定的意义.
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2010(032)002
【总页数】4页(P234-237)
【关键词】机械;类比;创新
【作 者】温兆麟;刘成侣;常亮
【作者单位】广州航海高等专科学校,轮机系,广州,510725;广东省农业机械鉴定站,广州,510515;广州航海高等专科学校,轮机系,广州,510725
【正文语种】中 文
【中图分类】S220.2
0 引言
中国是世界上机械发展最早的国家之一。中国古代在机械方面有许多发明创造，在动力的利用和机械结构的设计上都有其特，至今仍有借鉴意义。
1 类比创新原理
类比创新法是一种确定两个以上事物间同异关系的思维过程和方法，即根据一定的标准尺度，把与此有联系的几个相关事物加以对照，异中求同，同中求异，把握事物的内在联系进行创造[1-2]。
类比创新法在生活中应用很多[1-3]，如用手在桶外敲敲可以判定酒桶里还有多少酒，医生
敲敲病人的胸腔或腹腔从声音判定他的病情，这就是著名的诊病方法—叩诊；还有虎和猫时而奔跑如飞，时而突然止步，人们从它们的脚掌结构得到启发，发明出带钉子的跑鞋；从蜘蛛在两棵树之间结网，联想发明横跨峡谷的吊桥；蝙蝠在黑夜中能自由飞翔从不会撞到障碍物，人们类比发明了超声波探测仪；梳子垫在剪子下剪头发-安全剃头刀；蚌内有砂，砂被黏液包围而形成珍珠，广东林如忠据此把异物放进牛的胆囊内，人工培植了牛黄；从面包加入发酵粉能省面粉，并使面包体积增大、松软可口进行类比。在水泥中加入发泡剂发明了一种气泡混凝土；将验血检查诊断病情的原理移植到工业生产中，便产生一种机器“验油”新技术，从油的各种成分变化即可断定设备的磨损程度。
袁隆平从人类不能近亲结婚的规矩得到启示，培育出杂交水稻种子，使水稻大幅度增产；小麦与杂草的两次杂交，提高了小麦的产量，据此李振声通过远缘杂交，将草的抗病基因转移给小麦，选育出了持久性抗病小麦新品种。
2 中国古代机械对现代机械的类比创新
2．1 中国翻车与现代刮板输送机的类比
翻车[4]是一种刮板式连续灌溉机械，在《后汉书·张让传》中就有记载。翻车由上下两个链轮和传动链条作为其主要组件，以木制零件为主，以木板制成长槽，其中安置行道板，如图1所示。槽的前端安装有轮轴，轮轴上有拨链齿轮。槽入水的尾端装有小链轮。大小链轮一般都有6个以上的拨齿板，环绕两链轮架设木制链条(即龙骨)一周，上装板叶作为刮水板。当用人力、畜力或风力装置驱动轮轴旋转时，大链轮随之转动，带动木链及其上的刮水板循环运转，不断将水刮入槽内，并沿槽流入田间。
图1 翻车Fig.1 The water machine
刮板输送机[5]主要由刮板链条、驱动链轮、张紧链轮、机槽、驱动装置和张紧装置等构件组成，如图2所示。链条作为牵引构件被环绕支承于头尾链轮和机槽内，安装于链条上的刮板为输送物料构件，物料在封闭形机槽内通过连续运转的刮板链条实现输送。 1.张紧链轮 2.机槽 3.链条 4.刮板 5.驱动链轮 6.机座图2 刮板输送机Fig.2 The scraper conveyer
2．2 井车与斗轮挖掘机的类比
井车是古代从深井中提水进行灌溉的工具，约产生于隋唐时代。井车由许多水斗组成一条长链，装在井口一个大的立齿轮上，大立齿轮和另一卧齿轮相啮合，如图3所示。提水时只要用动力拉动卧齿轮上的套杆，井水就会由水斗连续不断地提上来。
斗轮挖掘机是一种高效率的连续作业的采掘设备，主要用于露天矿中煤炭、油母页岩等的剥离和采掘，以及大型水利或建筑等工程的土方开挖，如图4所示。
图3 井车Fig.3 The well wheeled machine
图4 普通型斗轮挖掘机Fig.4 The ordinary type bucket wheel excavator
挖掘时机器不行走，依靠斗轮旋转和臂架回转构成的复合运动不断地将物料切下并装入斗内。当铲斗随斗轮转到一定高度时，物料靠自重落至受料输送带﹐再经料斗卸到卸料输送带上，装入汽车或输送机等运输工具上，运往指定地点。一层物料挖尽后机器移动或臂架降落，再进行下一层物料的挖掘﹐这样从顶部逐层向下挖掘。
2.3 斗式提升机与高转筒车的类比
小型电加热蒸汽锅炉高转筒车由上下轮、筒索和支架等部件组成，如图5所示。下轮有50%埋于水中，汲水筒以索相连成链环状，索链用竹制成。从传动方式看，高转筒车也是链传动的实例。斗式提升机[4]是一种输送粉粒状物料的输送设备，料斗固定于胶带(或链轮)上，如图6所示。
2.4 耧车与现代播种机械的类比
我国在战国时期就有了播种机械—耧车，如图7所示。三脚耧下面3个小的铁铧是开沟用的，叫做耧脚，后部中间是空的。3根木制中空的耧腿上端和子粒槽相通。子粒槽下部前面由一个长方形的开口和前面的耧斗相通。耧斗的后部下方有一个开口，活装着一块闸板，用一个楔子管紧。耧两边有两辕，相距可容一牛，后面有耧柄。播种前，要根据种子的种类、子粒的大小和土壤的干湿等情况，调节好耧斗开口的闸板，使种子在一定的时间流出的多少刚好合适，然后把要播种的种子放入耧斗里，用牛拉着，一人牵牛，一人扶耧。扶耧人通过控制耧柄的高低来调节耧脚入土的深浅，同时也调整了播种的深浅，一边走一边摇，种子自动地从耧斗中流出，分3股经耧腿再经耧铧的下方播入土壤。在耧后边的木框上，用两股绳子悬挂一根方形木棒，横放在播种的垅上，随着耧前进，自动把土耙平，把种子覆盖在土下，这样一次就把开沟、下种和覆盖的任务完成了。另外，用砘子压实，使种子和土紧密地附在一起，发芽生长。
图5 高转筒车Fig.5 The high-speed drum wheeled machine配送区域
1.进料口 2.拉紧装置 3.牵引机构 4.料斗 5.驱动平台6.驱动装置 7.传动轮 8.头部罩壳 9.卸料口 10.中间罩壳11.拉紧轮 12.底座图6 斗式提升机Fig.6 The bucket elevator
图7 耧车Fig.7 The aquilegia cart
现代播种机的全部功能是把开沟、下种、覆盖和压实4道工序接连完成，而我国两千多年前的三脚耧早已把前3道工序连在一起，由同一机械来完成,确实是一项很重大的成就，如图8所示。折叠音箱
图8 现代播种机Fig.8 The modern seeder
2．5 中国古代水轮与现代水轮机的类比
水轮共有两种类型：一种是“立式水轮”，另一种是“卧式水轮”。水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一，如图9和图10所示。
钢丝绳卷筒
指挥大厅控制台图9 中国古代水轮及其应用Fig.9 The waterwheel and its application
图10 现代冲击式水轮机(水斗式)Fig.10 The modern impulse turbine
紫铜电极2．6 中国古代失蜡法铸造与现代熔模铸造的类比
中国最早的失蜡铸件是河南淅川出土的约前6世纪春秋晚期的铜禁和铜盏等。1978年，在湖北随州出土的战国时期曾侯乙墓的尊和盘盘底座为多条相互缠绕的龙。它们首尾相连、上下交错，形成中间镂空的多层云纹状图案，属于用失蜡法铸件，可以利用石蜡没有强度和易于雕刻的特点，用普通工具就可以雕刻出与所要得到的曾侯乙墓尊盘一样的石蜡材质的工艺品，然后再附加浇注系统，涂料、脱蜡、浇注，就可以得到精美的曾侯乙墓尊盘。古代失蜡法工艺中所用蜡并非我们今天所用的石蜡。石蜡是石油的副产品，春秋战国时代的人们还没有认识石油，春秋战国时代大都采用蜂蜡，加以牛油、松香等作为增塑料与增加强度料。当这种蜡料配制好以后，可在手中进行任意揉捏，其熔点一般在30℃以下。
熔模铸造是以最终产品为摹本，将易熔材料压制成精确光洁的熔模，在其上涂覆多层耐火材料，待浆料干燥硬化后形成一个整体型壳，然后用蒸汽或热水将凝固在型壳内的蜡模熔
化使之流出，把型壳置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，再将型壳焙烧使之坚固、干燥(如采用高强度型壳时，可不必造型而将脱模后的型壳直接焙烧)，最后浇注熔融金属，待冷却与凝固后即成为精确光洁的铸件，如图11所示。
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