世界近代后期科技史- 第20部分

汽车的转向是通过齿轮、齿条机构控制前轮的方向来实现的。这种三轮汽车　

经过不断改进于1888年开始进入市场，很快便受到使用者的欢迎，90年代　

开始成批生产。　



　　　　　（3）船舶革命　

　　　　海上贸易给欧洲工业国带来了巨大的利益，为了通商需要和争夺海上霸　

权，西方各国竞相建造船舰，努力发展航海技术。19世纪后，由于蒸汽机技　

术日臻完善和钢铁工业的发展，开始了用蒸汽机做船舶动力和用钢铁造船的　

新时代，从而开始了船舶革命。　

　　　　　1785年，约翰·菲奇（美国）首先在波托马克河上试验蒸汽轮船，他发　

明了一种机械桨，由蒸汽机带动划船。次年，英国人威廉赛明顿也建造了两　

侧有机械桨轮的蒸汽船。但他们的发明没有引起重视。　

　　　　　蒸汽轮船在　19世纪得到迅速发展。1803，欧洲游历的罗伯特·富尔顿　

　（1765—1815年，美国）见到蒸汽船舶的试验并对此产生了兴趣。是年，他　

建造了一艘蒸汽船在塞纳河试航，但没有成功，他向拿破仑建议用蒸汽机驱　

动战舰也未被采纳。1807年，他回国建成一艘蒸汽船，蒸汽机功率为20马　

力，带动两侧的轮桨。这艘轮船叫“克勒蒙特”号，全长45米，宽4米，装　

有高大的烟囱，它的奇特的外形受到看热闹的人们的嘲笑，他们把它叫做“富　

尔顿傻瓜”号。但是在试航中，它沿哈德逊河逆流而上，32个小时内航行了　

240公里。试航的成功彻底改变了公众的舆论。从此，在内河航行的轮船迅　

速地发展起来。同年，美国的约翰·史蒂文森建造了带轮桨的海轮，首次完　

成了海上试航。1819年，美国的蒸汽轮船完成了横渡大西洋的航行，但是这　

艘“萨凡纳”号实质上仍是一条机帆船。此后，轮船得到不断改进，到　40　

年代，轮船功率已达到400—700马力，横渡大西洋已屡见不鲜了。　


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　　　　轮船两侧的轮桨　（明轮）机构在使用中很快就暴露了缺点，特别是在有　

风浪的情况下，两侧轮桨划水的力量常常失去一致性，以致船只很难操纵。　

到19世纪30年代，螺旋桨推进器发明后，明轮便渐渐被淘汰了。　

　　　　　最早的螺旋桨推进器试验始于18世纪末，最初的螺旋桨进器很可能受到　

阿基米德螺旋汲水器的影响，都做成一根很长的螺旋形杆。1829年，澳大利　

亚的约瑟夫·莱塞尔等人就做过类似的工作。但他们都没有获得成功。　

　　　　　1837年，英国海军部以2万镑奖金悬赏替代明轮的推进方案，结果有两　

位发明家获奖。一位是瑞典发明家约翰·埃立克，他发明的螺旋桨推进器是　

由二个转动方向相反的螺旋桨组成，结果证明这一推进器可以使船快速行　

进，但海军部却并不满意。另一位发明家史密斯　（1808—1874，英国）。史　

密斯最初的方案是用一根象巨型木螺钉似的锥形螺旋桨做推进器，在伦敦附　

近的一条河上进行反复试验的过程中，这个木制锥形螺旋桨因受力太大突然　

折断，出人意料的是轮船反而因此走得更快了。史密斯由此悟出长螺旋桨并　

不适合做推进器，他把方案改为带有二个桨叶的螺旋桨，结果它的推进性能　

优良，试验船的平均时速达到15公里。这一方案得到英国海军的认可，并为　

当时最大的蒸汽机船“大不列颠号”采用。　

　　　　螺旋桨问世后，由于当时蒸汽机转速太低，不适合螺旋桨运动的要求，　

另外螺旋桨的防水密封轴承也不易解决。因此，对螺旋桨的使用存在着很大　

争议，一些大型海船为了可靠，往往风帆、明轮、、螺旋桨同时采用。1845　

年，英国海军部举行了一次别开生面的试验，他们让两艘吨位相同（800吨），　

蒸汽机功率（200马力）相同的军舰做拔河比赛，其中“阿莱克脱”号安装　

明轮而“拉脱拉”号安装螺旋桨。比赛开始，双方开足马力各向相反方向拉　

对方，结果，安装螺旋桨的“拉脱拉”号牵着对手，以每小时5公里速度前　

进。此后，明轮和螺旋桨还有过多次“交锋”，人们终于确认螺旋桨是一种　

更优越的推进器。　

　　　　　19世纪20年代，由于发明了可爆炸的炮弹，各国战舰纷纷在船舰外层　

保裹上铁甲，另一方面远洋轮船的吨位日渐庞大，木材很难满足强度的要求，　

于是造船工程师开始探索使用金属材料代替木材造船。　

　　　　　1818年，英国首先建成一艘铁壳驳船，打消了人们担心浮力不够的疑　

虑。3年后，第一艘全部用铁造的蒸汽船建成，并完成了横渡英吉利海峡的　

航行。1843年，完全用铁建造、安装了螺旋桨的“大不列颠”号蒸汽船下水。　

经过长期考验，人们开始确信铁船的优越性。到60年代铁船的成本与木船已　

相差无几，但当时钢的冶炼技术尚不完善，钢材不是太软就是太脆，不宜用　

于造船。70年代后，由于平炉炼钢法可以提供大量优质钢材，从而使钢材在　

造船中逐步取代铁。1877年，钢质船壳的“爱丽丝”号下水，它标志着钢材　

造船的新纪元。钢制船壳仅是铁壳船厚度的4/5，用钢造船不仅节省材料、　

减少了工时，还提高了船只的强度。　

　　　　　到1875年，蒸汽机由于应用了多级膨胀技术，功率达到一万马力以上，　

每马力耗煤量节省一半，19世纪末，由于内燃机和汽轮机开始在船舶上应　

用，使船舶革命自此进入了新阶段。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2。机械制造技术的进步　



　　　　　（1）车床的改进　


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　　　　　亨利·莫斯莱（1771—1831年，英国）在机械加工工艺及车床制造方面　

做出了杰出的贡献，他为英国培养出了一代杰出的机械工程师，因而被誉为　

英国“机床之父”。1800年，他制成一台小型的螺纹车床，最终加工成长2　

米、偏差仅有1。6毫米的黄铜丝杠，使用这样一根精密的丝杠可以制造更精　

密的车床。这样到1810年，他终于研制出了优秀的车床。莫斯莱经过前后几　

十年的努力，终于使车床成为商品广泛出售，这种车床是全金属的，刀架沿　

丝杠给进，还装有可变换齿轮的分度盘。由于这台车床的刀具由手动变为机　

械给进，使螺纹的加工更精密；变换齿轮可以改变丝杠和工件的转速，因而　

能生产出不同螺距的螺纹。他还将刀架加宽，提高了强度。稍后，又发明了　

装有螺钉的卡盘，使工件装御十分方便。莫斯莱的车床已具有现代车床的基　

本结构，特别是用齿轮实现变速的思想，对所有种类的机床的发展都起了巨　

大的作用，直到今天这类装置仍为多数机床采用。　

　　　　　莫斯莱的弟子惠梯沃斯（1803—1887年，英国）也是一位杰出的机床设　

计师。他为了制造“真正的金属平面”，发明了刮刀刮研的方法，这种方法　

至今仍用于精密机床制造，他在长期的机械加工工作中认识到，绝对精确是　

任何人做不到的。他于是提出以允许误差的概念来替代纯粹的绝对精确的思　

想，从而使加工和测量发生了革命性的变化。　

　　　　他还提出了“端面系统”测量的概念和方法，采用端面块规作精密测量。　

1855年，他研制出测长机，使测量精度达到百万分之一，这一成就使他成为　

现代精密测量和加工技术的奠基人。　

　　　　在机床结构上他发明了光杆和导轨，采用对开螺母与丝杆啮合的方法设　

计出新的给进、离合结构；为了使滑鞍手动快速返回，他又改进设计使丝杆　

起了齿条的作用。　

　　　　在车床床身制造工艺上，他提出铸造空箱体和小件拼铸大件的方法，从　

而减小了铸件的变形，保证了铸件的质量。　

　　　　　1855年，美国人斯顿发明了转台车床，他借助于军舰炮台转台的原理，　

在刀架上装有几种刀具，使原来每一道工序更换一次刀具的过程，变成只要　

转动一次刀具转台就行了。　

　　　　从1850年起，机械制造业转入兴盛时期。为了完成大批量零件的生产、　

加工和装配，人们对加工工艺、工具作了更广泛深入的研究。　

　　　　　1851年，考克夸尔海特（法国）测量了钻削时切除单位体积金属需做的　

功。此后，人们开始研究切削的机制，直到90年代才逐步形成了切削理论。　

为了提高刀具的质量，马谢特　（1811—1891年）发现工具钢中适当加入锰、　

钒、钨等元素可以得到高速工具钢。20世纪初，人们才确定了高速钢的最佳　

的组份。　

　　　　　与此同时，测量仪器也有显著进步。1851年，机械师布朗（1810—1816　

年，美国）发明了游标卡尺，精度达到0。025毫米。游标卡尺的出现是测量　

仪器的重大突破，它对简化测量程序、提高产品精度、发展互换式生产方法　

有着重大意义。1867年，布朗又发明了三角厚钣测量器，1877年，制成了量　

程是1英寸的千分尺。　



　　　　　（2）刨床、铣床、磨床及特殊机床　

　　　　　莫斯莱的车床不能完全满足19世纪初蒸汽机和纺织机械的加工需要，那　

时许多零件仍靠手工生产。19世纪50年代后，随着生产的发展，各种机械　


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产品的品种和产量增加很快，这促使人们去研制适应生产特殊要求的机床，　

这一时期出现了刨、铣、钻、磨以及一些专用机床都相继出现了。　

　　　　　1818年，英国技师惠特尼（1765—1825年）为制造枪械发明了一种机床，　

它借助刀具作旋转切削，而不是象普通车床那样，刀具作给进切削，工件作　

旋转运动。英国人把这种机床取名叫铣床。由于铣床复杂，成本高，很长时　

期在英国得不到推广。1829年，在英国还出现了专做六角螺母的铣床。但是，　

铣床在美国受到了重视。1862年，美国人布朗发明了万能铣床，其特点在于　

有一个能上、下、左、右移动的工作台，滑板和旋转支架，可以使工件做各　

种运动。这样一台铣床不仅可以加工形状复杂的麻花钻，还可以为齿轮及各　

种形状的工件加工。万能铣床的出现立即引起了轰动。同年，贝曼特研制出　

垂直靠模铣床，可以完成复杂沟槽和断面的加工，它特别适合锻模模具的刻　

模工作。仿型铣也是铣床的重要发展。　

　　　　　铣床的发展对齿轮的生产和质量提出了更高要求，剑桥大学教授R。维利　

斯（1800—1875年，英国）创造了渐开线齿轮理论。1854年，布朗发明了一　

种制造渐开线齿轮的专用刀具，自此实现了新齿轮的批量生产，并淘汰了摆　

线齿轮。80年代末，出现了滚齿机，成为加工齿轮的专用高效机床。　

　　　　　1814—1825年，英国的技师洛巴次和库列门托等人模仿木工刨平木材的　

动作，首先研制刨床。由于金属比木材坚韧，刨床的刨刀必须更窄，并保持　

在一个平面上切削。1825年，他们制造出一台原始的刨床，刨刀是通过链条　

借助人力做切削运动的。1839年，英国一位叫霍特玛的技师对刨床作了重要　

改进，他以蒸汽机为动力推动刨刀往复运动，这一发明使刨床与车床都成为　

当时的主要工作母机。　

　　　　　在刨床的基础上，又发展出使刀具上下运动的插床和专打异形孔的拉　

床。　

　　　　　在金属上打孔的钻床也在这一时期发明了。　

　　　　　1864年，为了加工经淬火后变得极硬的工件，有人将砂轮装在小车床的　

刀架上，加上纵向给进和返回装置，便研制成一种外圆磨床。1867年，布朗　

发明了研磨内孔的万能磨床。这种磨床是将工件固定在转盘和尾座之间的工　

作台上，工作台做左右移动，砂轮轴与工作台作垂直移动并完成研磨。工作　

台的导轨面结构还注意到防止砂粒和切削物落入。一般认为这是第一台真正　

的磨床。　

　　　　　自动车床的诞生是和六角车床的研制分不开的。所谓6角车床是在车床　

上装有8把切削刀具的的转台，依靠转台的转动使车刀轮流进入切削位置工　

作的。　

　　　　　1845年，史蒂芬·费奇（美国）同时制成垂直式和水平式6角车床各一　

台。此后，六角机床不断得到改进，转台的动作逐步实现了自动换刀的进给　

运动，终于发展成自动机床。50年代，美国的机床设计师斯潘塞设计了一种　

生产螺丝的自动车床，这台车床上有一个带有凸体的圆筒，刀具和转塔的运　

动靠凸体调节，将工件加工成螺丝，人们称之为“智能滚筒”。1861年，他　

又设计了一种可以自动装卸工件的机床。在90年代，自动车床取得了更大进　

展。　



　　　　　（3）农业机械　

　　　　　19世纪后，资本主义方式开始改变了农业长期缓慢发展的局面，在欧美　


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兴起的农业资本主义从各个方面改造了传统的小农经济，新兴的资本主义的　

农场主们为了在商品市场的竞争中取胜，他们以前所未有的热情改良农业机　

械，实行先进的耕作方法。从而大大促进了农业机械的发展。　

　　　　镰刀是全世界农民长期使用过的收割工具，但工效不高。19世纪初，有　

人提出用一种类似剪刀的工具去剪断作物的杆茎。1828年，英国人贝尔发明　

了一种收割机，收割机上的剪切装置可以连续不断地剪割庄稼。在当时，美　

国的小麦产区因地广人稀急需各种高效率的农业机械。这一发明便引起了两　

位美国人的注意，其中的一人叫麦考米克　（1809—1884年，美国）。1833　

年，他在黑人安达逊的协助下发明了一种新型的收割机，这种收割机在马的　

牵引下，一面收割，一面能够整理割好的麦子并堆放在后面的工作台上。由