汉朝机械制造专家名单表(杰出的机械制造专家马钧)

马钧是三国时期的著名机械制造专家，具有高超的制造技巧，

发明和制造了织绫机、水车、指南车等多种机械，成为我国古代

非常有名的机械发明和制造专家，为古代机械制造技术的发展作

出了巨大贡献。

马钧，字德衡，扶风《今陕西兴平东南)人。生活在三国时

代的曹魏时期，生卒年代不详。他从小不善言辞，说话不多，但

是很喜欢读书、思考问题、善于动脑子，尤其喜欢钻研机械制造

方面的问题，同时他又非常注重实践，勤于动手，这样就养成了

善于吸收新知识的习惯，又有比较熟练的实际技能，适合从事机械行业

制造打下了一定的基础。他早年生活比较艰辛、贫困，长时间住着

在乡间，他有更多的机会接触劳动人民，感受他们的疾苦和繁重

劳动者有深切的了解和体会，因而他比较关心生产工具的变革，并且

决心用自己的知识和技术为老百姓服务，改善他们的生产和生活

条件。

马钧对机械的研究制造始于改革织绫机，织绫机就是织造

“绫”的提花机，“绫”是一种表面光洁的提花丝织品，这是在我

国传统的丝织品基础上发展起来一种比较高级的产品。我国丝织

技术有着悠久的历史，早在商代就已经运用平纹织法和丝织法织成

造成几何图形图案的丝织品。春秋战国时期的丝织品已达几十种之多

多，品质也有很大提高，秦汉时期我国的丝织技术已经达到相当高

高的水平，现已出土这一时期大量的提花纹纱和以经丝显花的彩

色织锦。丝织技术的发展得力于织造工具的进步，商朝已经出现

平纹织机，周朝就出现了提花织机。在战国末期已经开始使用机械

踏织机。这是丝织技术划时代的成就，因为利用脚踏板作提纵开口的装置，

手就能腾出来投梭，手脚配合效率大增。到汉代，

织机又有了重大改进，出现了一种新的提花机，即120蹑，120踪

的织续机,用这种织绫机60天才能完成批散花绫,效率相当低，

而且织机的构造和操作相当复杂。三国使用的织绫机已经比汉代

有所简化，出现了“50综合症。50蹑”或“60综。60蹑”的织绫机

但是这种织绫机仍嫌复杂、笨重，操作不便，劳动强度高，生产

效率低，织工辛辛苦苦织一匹绫子需要一个月的时间。马钧觉得

有必要进一步改进，设计出一种更为简单、方便实用的织绫机，

减轻工匠的劳动，织出更多的“绫”满足社会需要。为此，马钧对

织绫机进行了深入细致的观察、研究，对影响织机操作的因素进

行了全面分析，他发现“绫”的花色、图案有许多是对称重复的,

利用这一点可大大简化绫机的结构和操作。为此，他进行了反复

试验，最后把原有的织绫机一律改为12蹑，一下子使织绫机的结

构建简化很多，操作也更加方便，劳动生产率提高好几倍，而且简单

绫的色彩、图案、质量也有所提高。据说曹魏景初元年(公

元237年)，日本使者来访，魏明帝赠给日本大批丝织品，其中许

多就是用马钧改进后的织绫机织成的。这种高效的织绫机很快就

传播到其他地区，得到广泛应用，促进了中国纺织业的发展。

马钧的另一突出成就是制成了久已失传的指南车。

指南车又名司南车，是古代帝王出行时的先驱车，车上站一木人，伸展手

臂指向南方，不管车子怎样转动，手臂总是指向南方，因此利用

此车可以指示方向。这是古代劳动人民的一项发明创造，最晚在

西汉时就已经出现,东汉时著名科学家张衡曾经再次制造指南车，

不幸的是，到三国时期指南车再次失传，许多人已不知道指南车

的结构和原理。魏明帝青龙年间(公元233-236年)，马钧曾在

京城担任小官职。有一天，马钧和一部分官员在朝房里辩论时谈

到了指南车，他们为此发生了争论。当时在场的散骑堂侍高堂隆

和骁骑将军秦朗认为:古书上关于指南车的记载是虚构的，不能

信以为真，古代并没有制成过什么指南车,马钧不同意他们的看法，

他说道“古代很有可能制造过指南车

只是我们没有进行深入的研究而已，其实制造指南车并不是人们

想象的那么难，只要肯下功夫，认真钻研，是可以造出来的。”他

这一番话遭到了高堂隆和秦朗的讥笑，他们讽刺道:“先生名钩，

字德衡，钧是器物的模型，‘衡’是用来定物轻重的;可你说话连

轻重都不分，难道可以作为模型吗?”(古代制陶器所用的转轮叫

陶钧)马钧反驳道:“空口争论有什么用!莫如试制一下，自然就行

可以分清谁对谁错”，高堂隆和秦朗同意了马钧的要求，并把这件

事报告了当时的魏明帝，魏明帝就命令马钧进行试制以明是非。马

钧仔细研究了古书的简略记载，经过刻苦钻研，提出了初步设想，

然后在许多工匠帮助下，进行了反复试验，在不太长的时间内成功

于是制成了指南车。高堂隆和秦朗在事实面前哑口无言，只好认输。

马钧以自己的实际成果结束了人们的争论，赢得了众人的信服，自信

此刻，全国人都佩服他的才能和技巧。

在马钧之后，又有很多人制造过指南车，如南北朝时的大科

学家祖冲之曾将一辆只有外壳的指南车予以修补，增添了内部结

构。但历代史书关于指南车的记载都相当简略，缺乏具体的机械

结构和原理，使后人难以进行仿制。

指南车失传后，后人的制造

等于再度发明。宋朝时，著名仪器专家燕肃于公元1027年，吴德

仁于公元1107年又先后重新制造了指南车。《宋史》对他们的记载

造方法和指南车的内部结构作了比较详细、明确的记载，根据此

书人们知道了历代指南车的大致结构。解放后，中国历史博物馆

根据历史文献复制了指南车的模型，陈列在中国通史展览厅，在

参观历史博物馆时就可以看到。根据文献记载和今人的研究，指

南车的结构和原理大致如下:指南车有两个直径为6尺的轮子,两

轮之间的间距也是6尺，每一车轮的内侧都有一个带24个齿的小

齿轮;车中有一个带48个齿的大平轮，轮中竖一立轴，轴上有一

木人，在大平轮和车轮边的小齿轮的上端有一小平轮，小平轮由

一根绳索通过滑轮和车辕的后端相连。当车直行时，车辕的前端和后端方向没有变化，两边的小平轮悬在大平轮和小齿轮的上端，

大平轮不转动，竖轴上面的小木人手指正南方不变。当车向左转

弯时，车辕前端向左，后端则向右偏，这样系在车辕后端的绳索

就会左紧而右松，右边的小平轮就在铁坠子的重力作用下沉，嵌

人车上的大平轮和轮内侧的小齿轮中间,与二者的齿轮互相咬合;

如果转子向左转了90”，车子的右轮就会向左转90。，同时向前转

动半周，轮侧的小齿轮则向前转动12齿(半周)，小齿轮带动小

平轮相应向左转12齿，小平轮则带动大平轮向右(相反方向)同

样转动12齿，转动的角度恰好为90°，大平轮竖轴上的木人同样

向右转动90”，抵消车子的左转，使木人始终保持指向南方，指南

车设计的关键是大平轮和小平轮的自动离合。这种巧妙的设计代

表了我国古代机械设计和制造的高超技艺。

马钧制造的另一种有名机械是用于农业灌溉用的翻车，这是

我国古代灌溉工具的重大革新。我国在东汉以前的主要提水工具

有两种，一是桔槔(jiegao、结高)，一种是辘轳。

桔槔早在春秋

战国时代就已经应用，它的结构为:在井旁的树上或木架上用绳

子固定一根横木，横木的一端系桶，另一端坠个石块。当桶向上

提水的时候，由于运用了杠杆和坠石的作用，比较省力和方便。辘

轳比桔槔又前进了一步，它主要是利用轮转原理进行提水，特别

适用于深水井。但这两种灌溉工具都有一个共同的缺陷，就是只

能间隔地由低处向高处提水，不能连续运动，因此效率比较低，也

比较费力。马钧住在京城洛阳的时候，看到城里有一片地可以种

菜，但是因为地势比较高，难以解决引水灌溉问题，为此马钧经

过查阅古书，深人研究古代的灌溉工具，经过不断试验、探索，设

计制造了一种新的灌溉机械翻车。

据史书记载，在马钧以前的大半个世纪，东汉的毕岚曾经制

造过一种翻车，但这种翻车是用来取河水喷洒道路的，能否用于

灌溉，史书没有记载。而马钧所造的翻车则是可以直接用于农业

排灌，它结构精巧方便，可连续不断地提水，轻快省力，连儿童都能转动，效率比其它提水工具高出许多。因此，翻车出现以后

受到社会的普遍欢迎，迅速得到推广，并沿用了1000多年，直到

今天在我国一些地区仍然可以见到。在近代水泵发明之前，翻车

是当时世界最先进的提水工具。后来经过历代劳动人民的不断改

造、更新，又出现了以畜力、水力、风力等作为动力的牛转翻车、

风转翻车和水转翻车，它对于灌溉农田、发展农业生产发挥了巨

大作用。

马钧制造的翻车，因为当时缺乏详细记载，具体构造已经不

得而知。元朝王祯《农书》中有关于翻车的明确记述，并绘有翻

车图;清代麟庆所著《河工器具图说》记载了翻车的结构。由以

上两书我们可知翻车大致结构为:车身用三块木板拼成矩形长槽，

长槽长约2丈，宽约4到7寸，高约1尺，在长槽一端安装一个

比较大的齿轮轴作主动轴，主动轴较长，两端各安四个拐木作为

踏板;在木槽的另一端安装一个比较小的齿轮轴，两个齿轮轴之

间装上龙骨叶板作的木链条，木链条上拴上串板，穿过长槽。使

用时，使木槽斜置在水边，小轮轴一端浸人水中，人站在架子上，

踏动拐木，带动大轮轴，串板就会在槽中刮水而上，到槽端将水

排出，再沿长槽上端返回水中。这样就可以把水从低处送到高处

实现连续灌溉。

马钧制造翻车不久，有人给魏明帝进献了一种叫“百戏”的

木制模型(相当于现在的木偶)。这个模型造型精美、设计巧妙

可惜已经不能活动。魏明帝就问马钧，能不能想法让他活动起来

并且要比以前更加巧妙，马钧很有信心地答道:“可以”。于是魏

明帝就让马钧对“百戏”进行改进。为此马钧对“百戏”的结构

进行了认真的研究，并进行分解以了解了其中的每一个零件，同

时参阅了历史上的有关文献，在此基础上确定了基本设想。马钧

首先用一块木料做了一个大轮子，平放在地面上，用水力驱动旋

转，然后在轮子上放置许多木人，设计一套传输装置使木人活动

起来，表演各式各样的节目，如乐工们击鼓的击鼓，吹箫的吹箫;歌女们或放声歌唱，或翩翩起舞等。马钧还设计出不同的模型，可

以表演不同的节目。如山岳模型，只见有的木人在山间跳丸(古

代一种杂技，以手搓丸，双手交替进行)、掷剑，有的则爬绳倒立，

木人进进出出，一派山村娱乐形象，又有百官行暑模型，有的木

人在春米磨面，有的则在斗鸡杂耍，动作复杂、灵活多变、栩栩

如生。这就是古代有名的“水转百戏”。可惜这种机械已经失传，

古代记载也比较简略，我们已无法知道它的具体结构和设计，但

是可以设想，要使那么多的木人不断活动、变化，其中的机械结

构一定相当复杂和巧妙，展示了马钧高超的设计思想和卓越的制

造技巧。

马钧还善于制作兵器，有许多独到的设想，只可惜当时的统

治者不重视，有不少设计未能付诸实施。当时，魏、蜀、吴三国

之间经常打仗，有一次，诸葛亮率兵攻打魏国，使用了一种新式

连弩，

可以连续发射几十支弩箭，威力比旧式大许多倍，魏军感

到颇为惊奇。后来魏军捡到一支，让马钧观看，马钧看了之后认

为:虽然连弩很精巧，但不是最好的，还有改进余地，如果他来

进行改革，效率还能提高5倍，只是马钧因故未能实施制作。三

国时官渡之战，曹操曾使用一种发石车攻击袁绍的阵地，这种发

石车可以抛出大石块攻击敌人，有一定威力。但是这种发石车也

存在某些缺陷，如速度较低，只能单发，不能连续射出等，因此

如果敌方在城楼上挂起湿牛皮，就能拦住发石车抛出的石块。因

此马钧对此进行了改进，设计了一种新的攻城机械

轮转式连

续抛石机。他打算制造一个竖直绕轴转动的大木轮，在轮子的边

缘用绳子拴上几十块大石头，然后用机械带动大轮迅速旋转，轮

边的悬石也跟着一起旋转，等到旋转速度很大时，切断系石的绳

索，石块就会连续不断发射出去，攻击敌人的城楼，使敌方来不

及防御。马钧曾经用车轮和几十块砖瓦做试验，在车轮边拴上石

块,结果砖瓦连续飞射几百步远(1步合1.45米左右),威力很大

这证明他的设计是可行的。但是这种设计却遭到地图学家裴秀的讥讽和发难。马钧的朋友、文学家傅玄很赏识他的才华，支持和

理解他的设想，并为他多方活动，希望能找到一个支持马钧进行

试制的机会。傅玄向安乡侯曹羲推荐了这一发明，但是曹羲以马

钧不善言辞，讲不出其中的道理而加以拒绝;傅玄又进行了耐心

的劝说，说道:“马钧先生制造的是国家需要的精利兵器，官兵正

等着急需，只要费一点木材，找两个人就能制造出来，何不试验

一下，以免埋没了有用的东西。”本来是

极容易的事，可是象马先生这样有名的巧人尚且不被重视，更何

况那些怀才的无名之辈呢!后人一定要记住这个经验教训啊。”

马钧在机械设计和制造方面的才能当时就已闻名于天下，受

到人民的钦佩。他的好友、文学家傅玄称赞他是“天下之名巧”，

史学家裴松之为《三国志》做注时写道:“时有扶风马钧，巧思绝

世”。这是对马钧的恰当评价，在中国古代科学技术史上马钧是古

代机械制造专家的杰出代表，他的功绩和名字将永载史册，为后

人所铭记。