Nhà Hán
Khoa học và công nghệ > Cơ khí và thủy lực

Bằng chứng kỹ thuật cơ khí thời Hán phần lớn đến từ ghi chép quan sát chọn lọc của các học giả Nho giáo, những người đôi khi không quan tâm tới khoa học, xem nghiên cứu khoa học và kỹ thuật không phải là công việc tương xứng với mình. Kỹ sư và nghệ nhân lành nghề – gọi chung là tượng – không để lại ghi chép chi tiết sản phẩm mà họ làm ra. Học giả thời Hán, vì có ít hoặc không có chuyên môn kỹ thuật cơ khí, đôi khi cung cấp không đầy đủ thông tin về những công nghệ khác nhau mà họ mô tả. Dù vậy, từ những nguồn văn học thời Hán, vẫn có thể chắt lọc được một vài thông tin kỹ thuật cốt yếu.
Năm 15 TCN, triết gia kiêm nhà văn Dương Hùng đã mô tả phát minh dây đai truyền động dành cho máy xoắn giấy, đóng vai trò rất quan trọng trong ngành dệt may thuở sơ khai. Những phát minh của kỹ sư cơ khí kiêm thợ thủ công Đinh Hoãn được nhắc đến trong Tây Kinh tạp ký. Vào khoảng năm 180, Đinh Hoãn thiết kế một chiếc quạt gió chạy bằng sức người để làm mát không khí trong cung. Ông từng dùng gimbal làm trụ đỡ cho một trong những chiếc lư hương của mình và là người phát minh ra đèn zoetrope.
Các nhà khảo cổ học phát hiện ra nhiều tác phẩm nghệ thuật thời Hán mô phỏng một số phát minh vốn không được đề cập trong nguồn văn học. Từ các mô hình nhỏ trong lăng mộ, có thể thấy tay quay đã được áp dụng để vận hành các cánh quạt của phong phiến xa, một loại máy tách vỏ ngũ cốc. Hành trình kế dạng xe đẩy, phát minh vào thời nhà Hán, đặc trưng bởi những hình nhân cơ học gõ trống hoặc chiêng để biểu thị khoảng cách. Dù đã xuất hiện trong các tác phẩm nghệ thuật từ thế kỷ thứ 2, mãi tới thế kỷ thứ 3, hành trình kế mới được miêu tả chi tiết bằng văn bản.
Người ta cũng khai quật được một vài mẫu vật thiết bị thời Hán không được đề cập trong bất kỳ nguồn văn học nào, chẳng hạn như thước cặp bằng kim loại được thợ thủ công dùng để thực hiện phép đo phút. Những chiếc thước cặp này có khắc chính xác ngày tháng mà chúng được sản xuất.
Guồng nước cũng xuất hiện trong các ghi chép thời Hán. Như những gì Hoàn Đàm đã miêu tả vào khoảng năm 20, guồng nước truyền động cho bánh răng nâng búa đòn bẩy để đập và xát bóng ngũ cốc. Tuy nhiên, không hề có bằng chứng đầy đủ về sự tồn tại của cối xay nước ở Trung Quốc cho tới khoảng thế kỷ thứ 5. Thái thú quận Nam Dương và kỹ sư Đỗ Thi đã tạo ra một máy pít tông chạy bằng guồng nước, hoạt động như một máy thổi để nấu chảy sắt. Guồng nước cung cấp năng lượng cho các máy bơm xích đưa nước lên kênh rạch thủy lợi. Bơm xích lần đầu tiên được đề cập vào thế kỷ thứ nhất, trong Luận hoành của Vương Sung.
Hỗn thiên nghi, một mô hình ba chiều mô phỏng quỹ đạo thiên thể, được phát minh vào thế kỷ thứ nhất TCN. Sử dụng đồng hồ nước, guồng nước và một loạt bánh răng, nhà thiên văn học Trương Hành đã có thể tạo ra chuyển động quay cơ học cho hỗn thiên nghi của mình. Để giải quyết vấn đề bấm giờ chậm trên cột áp của đồng hồ nước, Trương Hành là người đầu tiên ở Trung Quốc lắp đặt thêm một két chứa bổ sung nằm giữa bể chứa nước và bình đựng nước đầu vào.
Trương Hành phát minh ra một thiết bị mà ông đặt tên là hậu phong địa động nghi, được nhà Hán học Joseph Needham tán tụng là "tổ tiên của mọi loại địa chấn kế". Thiết bị này có thể phát hiện hướng chính và hướng trung gian của các trận động đất từ khoảng cách hàng trăm km. Nó sử dụng một con lắc ngược, khi bị nhiễu bởi rung chấn, sẽ kích hoạt bộ bánh răng thả một quả cầu kim loại từ một trong tám miệng rồng (đại diện cho tám hướng) vào miệng cóc kim loại.
Hậu Hán thư có mô tả về địa chấn kế của Trương Hành, trong một lần, một trong những quả cầu kim loại đã rơi xuống miệng cóc trong khi tất cả người đứng quan sát đều không cảm nhận được rung chấn. Chỉ vài ngày sau, người ta nhận được tin một trận động đất đã xảy ra ở quận Lũng Tây (tỉnh Cam Túc ngày nay), đúng theo hướng mà địa chấn kế báo. Điều này buộc triều đình phải công nhận tính hiệu quả của địa chấn kế do Trương Hành phát minh.