時代背景——統一帝國對造物設計的影響
秦統一六國後，吸收了其他五國的優秀文化，綜合而形成為我國古代文化的一個主要源流。秦漢時期的能工巧匠，創造了許多精巧的生產和生活工具，為推動社會進步和發展生產做出了重大貢獻。
科學儀器
在漢代，銅除了用來製造各種生活器皿外，也用於製造各種科學儀器。如天文儀器漏壺、圭表、渾天儀以及地動儀、指南車等。
候風地動儀
渾天儀
渾天儀操作復原圖
東漢張衡設計製作的青銅渾天儀能演示天象，並製造了世界上第一架候風地動儀。張衡利用機械原理，尤其是在齒輪技術的應用方面，已經達到了很高的準確性和可靠性。不僅有精巧的合乎科學的結構，而且如中間的「都柱」和「八上可以劃分為三個時期。
西漢 銅漏壺
圭表的結構
圭表是中國古代科學家發明度量日影長度的一種天文儀器，圭表有兩個部分組成，即「圭」和「表」。所謂「表」就是直立在地面上的標杆，用於測量地面的日影；而「圭」就是指刻板，用於測量表所投影出來的日影的長度。
農業工具
秦朝是鐵農具承上啟下的年代，秦的墓葬中出土了大量的鐵制農具、手工工具和生活用具。秦的鐵鏵犁比戰國的「V」字形犁夾角小而犁面隆起，省時省力。
漢初，冶鐵業的迅速發展，取代了銅、石、木器。西漢中期冶鐵業進入第二次大發展，鋼鐵生產的量和質都有很大的提高。鐵器種類急劇增加，有耒、耜、犁、鏵、耰、钁、鍤等整地農具8種；耨、鑹、鋤、錢（鏟）、銚等耕草農具5種：、鐮、枷、杷等收割脫粒農具4種：杵、臼、碓、礱、石靡（磑）等穀物加工農具5種；還有灌溉農具桔槔等，另外，還有相關文獻中提到翻車、轆轤（定滑輪式轆轤）、揚扇、碾、耱、壁、耬等近30種。出土文物及相關資料已經證明，漢代的鐵制農具，不僅在中原一帶普遍推廣，而且許多邊遠地區也得到廣泛應用。
漢代鐵農具 1974年河南三門峽市出土，河南省文物考古研究院藏
漢代鐵制農具
（耨）[nòu]秦代。（鋤草的農具）
翻車 東漢 刮板式連續提水機械
龍骨水車 始於東漢，三國改進 排水灌溉的機械設施
鍤[chā]漢 掘土的工具
播種耬車
戰國時期就有了耬車。漢武帝時，在一腳耬和二腳耬的基礎上，設計發明了三腳耬，大大提高了播種效率。它是現代播種機的雛形。
耒耜[lěi sì]
我國很早就發明了耒耜，當人們設法利用畜力助耕時，耒耜就向犁轉化。戰國時期出現了鐵制的耕犁。
木犁 用於農田或旱地的耕作
漢代，二牛抬杠式的耕犁已經普遍使用，犁上還專門裝置了用於翻土碎土的犁壁。這一重要發明設計歐洲直到11世紀才出現，而我國在漢代就有了犁壁的裝置，比歐洲早了近1000年。
東漢陶井欄 西昌經久出土
新莽銅卡尺 國家博物館藏
世界上最早的遊標卡尺
西漢青銅鎏金騎士牛虎貯貝器 紐約大都 會博物館藏
車馬
車馬在數千年來曾在華夏生活中佔據過舉足輕重的地位，無論是勞動生產還是戰爭，都是不可或缺的重要工具與裝備，其數量的多寡與質量的優劣，經常成為衡量某一時期的社會發達與落後、國勢強盛與衰弱的重要標準。自先秦起獨輈車與雙轅車就是主要運輸工具，秦漢時期的獨輈車與雙轅車又有車製革新，用途增加。東漢以後，雙轅車基本取代了獨輈車。雙轅車的結構，除轅變為兩根外，其他各部位與獨輔車基本相同。
立車和安車復原圖
立車
1980年12月陝西臨潼秦始皇陵西側陪葬坑出土的兩輛銅車，較為真實地反映了秦朝車輛的設計和製造情況。其中一輛車為「立車」也稱為小車、軺車，是周秦時期最主要的車型。立車為雙輪單轅，立車上的武器用焊、卡、縛等各種方法約束起來。此車可能是一種用於儀仗的戰車，立車上的傘蓋設計為活動的，可以根據需要取下或安上。立車的傘蓋有22根蓋弓。由於不同用途的需要，車蓋並不是完全固定在車上。立車車蓋之柄是插在一高柄銅座上，便於裝卸。
安車
秦漢時期是交通工具設計的一個重要發展時期。考古工作者在秦始皇陵西側發掘出兩部秦代銅車馬。這兩部銅車一部為立車，即立乘之車；另一部為安車，是坐乘之車。安車車輪為多輻條的雙輪，由四馬驅動，可承受較大重量。安車的設計特色主要在於車箱，是秦朝王公貴族及老人乘坐的車輛。車箱分前、後兩室，前室是御手所用，後室為車主所居，車箱有窗有門，開窗則涼，閉窗則溫，可以根據不同天氣，不同環境需要隨時開關。故俗名「輼輬車」。
指南車（復原模型）
車上有木人立於正中，啟動之前先將木人右手撥指南方，由於齒輪系統的作用，不論車向及車速如何轉換，木人所指方向均不變。按功能來講，指南車實際上應稱為定向車，預先將木人手臂指向無論哪一個方位，它都將恆定地指向原先設立的方向。由指南車內部結構圖可以看出，指南車的內部利用了滑輪、藤線和兩組差動齒輪。指南車不同於指南針等利用地磁效應而定向，它是依靠機械的精密傳動將左右兩車輪的旋轉輸入運動傳遞到輸出的桿件——木人之上來達到定向的目的。
指南車工作原理圖
指南車是中國古代用來指示方向的一種機械裝置。與利用地磁效應而聞名天下的指南針不同，指南車利用了差速齒輪原理，根據車輪的轉動，由車上木人指示方向。不論車子轉向何方，木人的手始終指向南方。世界著名科技史學家、漢學家李約瑟贊它為「世界上第一個自適應系統」。
漢代壁畫中的記里鼓車
記里鼓車工作圖解
記里鼓車的記程功能是由齒輪系完成的。車中有一套減速齒輪系，始終與車輪同時轉動，其最末一隻齒輪軸在車行一里時正好迴轉一周，車子上層的木人受凸輪牽動，由繩索拉起木人右臂擊鼓一次，以示里程。
記里鼓車（復原品）
記里鼓車，又稱記里車、大章車，中國古代用來記錄車輛行過距離的馬車，構造與指南車相似，車有上下兩層，每層各有木製機械人，手執木槌，下層木人打鼓，車每行一里路，敲鼓一下，上層機械人敲打鈴鐺，車每行十里，敲打鈴鐺一次。
舟船
秦漢時期的造船業，是我國古代造船業三大發展時期之一，這與當時的經濟和大規模的軍事行動有關。秦始皇曾以50萬大軍進攻「百越」，歷時3年。漢代水陸運輸十分發達，內河漕運十分忙碌，海上航運的範圍更大，北起日本海，南到馬六甲海峽，西至孟加拉灣，都有中國的船隊。當時已有較完備的水軍體制，可見造船業非同一般。漢武帝乘坐的船，號稱「可載萬人，上起宮室」，堪稱造船設計與技術初步成熟的標誌。
漢代樓船模型
漢代興起的樓船，主要特徵是具有多層上層建築。據古書記載，一層叫艙，二層叫廬，三層叫飛廬，最高層為爵室，就是現在的指揮台。它高大巍峨，是水師作戰的指揮艦。
漢代陶船 1954年廣州郊區出土
在墓出土的明器陶船。通高 16厘米，長 54厘米。這是一艘內河航船。艏艉狹，中寬，底平。上層分前、中、後三艙，均有篷蓋。兩舷鋪有撐篙的走道。艏懸碇。
東漢時期制樓艙式陶船
樓船 盛於漢代，高的可達幾十米。第一層稱為廬（住房）；第二層因高居於上，稱為飛廬；最上層稱為雀室，是船上的瞭望台，可派士兵在裡面觀察、警戒。樓船身高體大，具有威懾力，一般用作指揮船，但因其行動不夠靈活，在水戰中，必須有其他戰船互相配合。
走舸 是漢末一種輕便、航速快的戰船。其船舷上有矮牆，作戰時有助於防禦。兩邊船槳較多，故船速快。
舫 漢代時出現的一種用於遊玩宴飲，觀賞水景的船隻，有的是兩船合併，稱為舫舟，也稱「方舟」。後代中國建築中出現仿照船的造型，建在園林水面上的建築物舫，處身其中宛如乘船蕩漾於水澤之中。
