摘要
纺轮在考古发掘的新石器时代遗址中被广泛发现。纺轮的出现使得真正的纺织产业初露端倪。由于它使用方便且易于携带，是新石器时代普遍使用的纺纱工具。纺轮虽小，却充分利用了重力牵伸和旋转加捻的科学原理，汇聚了牵伸、加捻、卷绕于一身，其纺纱的数量和质量都相对稳定，甚至有时用纺轮纺出的纱线比手摇纺车或机纺纱线的质量都要好。它是我国纺织技术发展史上一个重要的里程碑。纺轮是现代纺锭的鼻祖，是机器纺织的先驱。它不仅开辟了人类使用工具进行纺织加工的技术先河，也为人类纺织业的发展奠定了良好的基础。 为了探寻原始的纺纱工具—纺轮在新石器时代产生、发展演变的轨迹，弄清纺轮形状、直径和质量等因素与其纺纱的关系，了解远古人类发明创造纺轮的历史动因及其对现代纺纱工艺系统的贡献，本文在大量阅读文献、实物考证及结合民族学资料的基础上，利用设计学、物理学和纺纱学基础知识，主要从以下几个方面进行了研究和探寻： 第一章绪论部分通过研究背景和研究意义的论述理清思路，界定了本文的研究范围和研究内容。 第二章对纺轮出现前的原始“纺”，即“绳”的制作方法进行了说明，对制绳工具及绳的功用进行了解析。在对绳的加工、应用及工具的分析基础上提出了纺轮诞生的5大必要条件，即长杆缺点的凸显、带孔重物的利用、纤维劈分技术的提升、人类的迫切需求、复合工具应用的启发，揭示了粗绳向细纱转变的过程和结果。纺轮的出现使得人类从“绳纹时代”迈进了细线的岁月，实现了天然材料的更加有效的绩结，使得粗、硬、制作工艺慢的绳可通过纺轮转变为细软、无限长度、制作效率更快的纱线。 第三章按照发现纺轮和织物的时间脉络，梳理了考古发掘典型遗址中新石器时代中期、晚期偏早和晚期偏晚阶段的纺轮、织物及织物痕迹，并对纺轮材质、形状的种类、纺轮形状设计的要点和新石器时代纺轮纺出纱线的直径大小等进行了统计。新石器时代纺轮的材质至少有6种，即石、陶、木、蚌、骨、玉。结合学者们分类，将纺轮形状划分为7大类，即圆饼形、圆台形、算珠形、馒头形、“工”字形、“凸”字形、碾轮形。通过对纺轮的分类发现，纺轮的棱边结构和表面结构是纺轮设计的要点元素。从统计数据中看，纺轮直径从2.0-16.0cm，厚度从0.2-9.0cm，孔径从0.3-4.0cm，质量最小为5.0g，最大可达到120.0g左右。从考古发掘的织物看出，在新石器时代晚期才开始出现较多的织物及织物印痕。从这些织物及痕迹中可以看出，在新石器时代晚期，人类已经能用麻、毛、丝纤维纺纱，纺轮纺出纱线的直径在0.2-1.0mm。 第四章以时间为脉络，对分属于新石器时代中期、晚期偏早和晚期偏晚阶段不同文化区域范围纺轮的材质、形状、直径、厚度、孔径及直径与厚度、孔径的关系进行了详细的数据分析，得出了不同文化阶段使用的典型纺轮的尺寸数据，说明了各文化阶段纺轮的特点和纺轮发展演变的轨迹，并反映出了当时的纺织手工业水平。分析发现，不仅纺轮的材质存在地域性差异，纺轮尺寸大小的变化也存在地域性差异。长江流域和黄河流域不同文化阶段的纺轮发展轨迹有着明显的不同，呈现出两条生命曲线，且同一流域内的不同区域纺轮也存在一定的差异性，如湖北境内宜昌地区纺轮形状不同于湖北其他地区，宜昌多使用圆台形纺轮，其他地区多使用圆饼形。 第五章运用设计学、物理学和纺纱学的基本原理和方法，结合造物设计理论、纺轮转动的动力学相关理论，分析了纺轮材料、形状、直径、质量等变化的原因。同时通过实验验证了不同直径、质量大小纺轮纺纱特点。通过分析，得知圆饼形纺轮最适合纺纱。根据实验验证，纺轮直径是纱线细度的最大相关量，纤维类别是纱线捻度的最大相关量。在一定的质量范围内，纺轮的质量决定了原材料类别。纺轮的孔径大小对纱线细度也有影响。不同形状纺轮的使用存在一定的地域特点，这主要是由地理环境和人文习惯决定的。相同的纺轮可根据人的需要纺粗细不一，原料不一的纱线。纺轮的发展演变实际上是一个将人为因素影响降到最低的过程，即无论何人用同一纺轮来纺纱都能实现纺轮功用的最大化，纺轮的纺纱质量不会因人而异。纺轮的发展演变同时也是寻找适纺性更广的纺轮的结果。 第六章基于纺轮是纺锭的鼻祖这一事实论据，从生产工艺和加工设备上，说明了纺轮在向纺车、走锭纺、环锭纺演变历程中从不消失的痕迹，揭示了纺轮向环锭纺的演变历程。一定程度上可将现代环定纺的钢丝圈理解为纺轮的变体，因为他们的功用相当，使用原理相同。纺轮被取代并不是真正的彻底消失，而是在时代的步伐中逐渐在演进。其纺纱原理一直被传承，工艺一直在改进，设备也在逐步完善，产品质量和生产效率在传承演进中大幅提升。同时揭示了纺轮的优势设计理念对现代纺纱技术具有重要的借鉴价值和意义，并基于此对现代纺纱技术的发展进行了展望。
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