中国古代纺纱经历了徒手纺纱、纺专纺纱、纺车纺纱(手摇纺车纺纱、脚踏纺车纺纱)、大纺车(水转大纺车)纺纱的发展过程，每一步都是当时纺纱技术的伟大成就。

(1)徒手纺纱

徒手纺纱应该是在新石器时代以前，在纺专纺纱之前出现的纺纱方式。这从近代关于徒手制麻绳的民俗调查中可见一斑，再则也可从中国各地夏布的生产得到证实，夏布纺麻就是徒手进行的。另外，世界著名的科学技术史学家李约瑟曾经在江西进行纺纱史方面的调查时，发现当地妇女用脸、大腿、瓦片作为平面进行麻线的搓揉加捻，并徒手绩接。

(2)纺专纺纱

纺专纺纱在中国新石器时代的文化遗址中非常普遍，以纺轮形式出现，且在近代少数民族地区广泛存在。譬如彝族、独龙族、拉祜族、基诺族、哈尼族、布朗族、佤族、怒族、德昂族、普米族、摩梭人、纳西族、藏族等均以纺专纺纱。

纺专由捻杆和纺轮两部分组成。捻杆多是木、竹、骨、金属制成，甚至还有玉制捻杆。早期纺专的捻杆的形制为直的，战国时期以后其顶端增置屈钩。(图5-1)纺轮多是石、木、陶、骨制成，多为中间穿孔的圆饼状物体。纺专多是将捻杆插入纺轮，捻杆和纺轮正是通过这种“榫卯”结构固定，组装成为最简单的纺专。

纺专纺纱的操作程序如下:先把要纺的麻、葛、毛等纤维捻一段缠在捻杆上，然后垂下，一手通过绕在纺专上的纤维线将纺专提起，一手转动纺轮。纺专自身重力将一堆乱麻似的纤维牵伸拉细，纺轮旋转时所产生的力偶，使拉细的纤维加捻而成麻花状。在纺专不断旋转的过程中，纤维牵伸和加捻的力也不断沿着与纺轮垂直的方向，即捻杆的方向，向上传递，纤维不断被牵伸加捻。当使纺轮产生转动的力消耗完的时候，纺轮便停止转动，这时将加捻过的纱缠绕在捻杆上，然后再次给纺轮施加外力旋转，使它继续“纺纱”。待纺到一定的长度后，就把已纺的纱缠绕到捻杆上去，如此反复，一直到纺专上绕满纱为止。

图5-1纺专及其捻杆

(3)纺车纺纱

纺车不仅被用于纺纱，还用于络丝。络丝是指将多根丝并在一起的丝缕，通过丝钩并合加捻，络到纺车的竹管上的操作。用纺车纺纱和络丝的发明在古代绝对可以称得上是一项技术革命，因为从纺专到纺车的应用完成了简单纺纱工具到纺纱机械的巨变。纺纱机械包括三个构件:动力装置、传动装置、工作装置。纺专是一件没有动力装置和传动装置的工具，所以它并不是机械设备。而纺车的结构完全具备纺纱机械的三个构件，它的动力装置包括绳轮、曲柄;其传动装置则是连接着动力装置和工作装置的绳或皮带;其工作装置就是锭子。如果站在纺车发明的那个年代来考察这件机械，不得不惊叹它是一项“高科技”发明，因为纺车的发明很像一件工业设计品，它的设计展现了当时对轮轴传动等机械原理的认识，完全符合科学原理，真正做到了“科学”(可能当时仅仅只是一种经验认识，因为当时不可能出现科学)与技术的完美结合。

中国古代纺车的技术水平发展经历了小纺车阶段、大纺车阶段、水转大纺车阶段。小纺车包括手摇纺车和脚踏纺车，形制相对大纺车要小得多，锭子最多不超过五锭，而且只需一人操作;大纺车包括人力操作的大纺车和畜力操作的大纺车，形制相对小纺车要大得多，锭子数量很多;水转大纺车则是在大纺车的基础上，采用水力作为动力进行操作的纺车。

中国古代手摇纺车经历了手拨轮辐传动纺车(估计战国已出现，最晚在西汉时出现，图5-2)→手摇曲柄轮辐传动纺车(最晚北宋，图5-3)→手摇曲柄轮制传动纺车(绳为辋，最晚南宋，钱选《子别母》中出现，图5-4)→手摇曲柄轮制传动纺车(木为辋，最晚出现在元代，图5-5)的发展过程。

中国古代脚踏纺车经历了脚踏单锭、二锭纺车(估计西晋末年，因为当时家用坐具传入汉族，图5-6)→脚踏三锭纺车(估计东晋，图5-7)→脚踏五锭纺车(最晚元代，图5-8)的发展过程。

(4)大纺车纺纱

图5-2西汉墓葬出土帛画中的纺绩图

图5-3王居正《纺车图》(局部)(现藏于故宫博物院)

图5-4手摇曲柄轮制传动纺车(绳为辋)

图5-5《王祯农书》中的手摇纬车(纺车形制)

图5-7《农政全书》中的脚踏三锭棉纺车注:笔者认为图中纱锭的位置是对的，但脚踏板和纺轮连接点的位置不对。

图5-6元代《王祯农书》中的脚踏二锭棉线架(纺车形制)注:笔者认为此图绘图有问题，纱锭放置在纺轮上、脚踏板和纺轮连接点的位置显然不对。

图5-8《王祯农书》和《农政全书》中的脚踏五锭麻纺车注:笔者认为脚踏板和纺轮连接点的位置不对。纺棉和纺麻有明显区别，纺棉时纺好的纱线要退绕到纱锭上，而纺麻时纺后的纱线则在一端由纱工绕成纱球。

大纺车相对于小纺车而言，具有锭子多、形制大的特点。现存最早关于大纺车的记载见于元代《王祯农书·农器图谱》(图5-9)，明末徐光启的《农政全书》中亦有介绍，清末卫杰的《蚕桑萃编》中也介绍了江浙水纺车(它是大纺车，并不是水转大纺车)。大纺车一直沿用到近代，直到近代纺纱机出现才退出历史舞台。水转大纺车和大纺车结构大体相似，它比大纺车多了一个驱动水轮，它的图像信息仅出现在《王祯农书》中(图5-10)。水转大纺车似乎在元代存在过，但是它却没有大纺车那么幸运，据相关文献考证，它似乎在明代就已消失。大纺车以人力、畜力为动力纺纱，而水转大纺车以水力为动力纺纱，两者本质上是一样的。

由于水转大纺车的工作机、传输机的结构和大纺车一致，加之《王祯农书》对水转大纺车的描述仅寥寥十几字，因此，水转大纺车的工作机和传输机部分可以大纺车的结构为参照。根据《王祯农书》卷二十二中对大纺车的结构和工作的描述，水转大纺车的复原图见图5-11、锭子的结构见图5-12、纱线卷绕的部件和卷绕过程见图5-13。(www.daowen.com)

图5-9《王祯农书》中的大纺车

图5-10《王祯农书》中的水转大纺车

图5-11水转大纺车复原图

1-水轮2-叶片3-左导轮4-皮弦5-立柱6-枋木7-山口8-长(车王)9-铁轴10-旋鼓11-右导轮12-额枋13-麻纱14-小铁叉15-导纱棒

图5-12锭子结构示意图

1-木座2-臼3-杖头铁环4-(车党)底铁簨5-纱管

从图5-11中，可知水转大纺车的动力由水流击打水轮中的叶片而产生，水轮带动轴承将转力传导到纺车机架左侧导轮上。左侧导轮的转动通过皮弦与右侧导轮相连，左右两个导轮形成周而复始的圆周运动。下皮弦直接压在锭杆上，通过摩擦带动锭杆，从而带动锭子旋转;上皮弦则通过摩擦带动纱框铁轴上的旋鼓，进而使纱框转动。纱框的转动，则依靠一对装置相交的木轮(旋鼓)与绳弦的作用。因此，纱框铁轴上的木轮与压在上皮弦下轴承中的木轮的转动方向是一致的。

水转大纺车在流水旁该如何安放?这要看水轮如何放置和转动，此时锭子也要相应地调整位置，可分两种情况来考虑:1如果流水在工作机的左侧，则可采用图5-11中的水转大纺车水轮安装的形制。此时，若水轮是顺时针转动，则锭子也按图5-11中锭子头安装的位置，它置于皮弦远离流水的一侧。若水轮是逆时针转动，则锭子头要置于皮弦靠近流水的一侧。2如果流水在工作机的右侧，则需要将水轮安装在工作机的右侧。此时，若水轮是顺时针转动，其锭子头则置于皮弦靠近流水的一侧。若水轮是逆时针转动，则锭子头要置于皮弦远离流水的一侧。

图5-13水轮顺时针旋转纱线卷绕示意图

1-铁轴2-长(车王)3-麻纱4-绳弦5-旋鼓

为什么要按以上的办法安装呢?其实只需要考虑水轮不同转动方向下整个工作机的运动情况，就可知道答案。此时分为两种情况:

1水轮如果是顺时针转动，水转大纺车左右两侧导轮和压在上皮弦下的轴承中的木轮也是顺时针方向运转，同时纱框铁轴上的木轮也是顺时针运转，因此纱线也是采取顺时针方向绕上纱框的，这时锭子头的安装一定如图5-13中斜向读者的方向。此时又分为两种情况:若水轮正好在图5-13中靠近读者的这一侧，则锭子头置于皮弦靠近流水的一侧。若水轮在图5-13中远离读者的那一侧，则锭子头置于皮弦远离流水的一侧。这样纱线才可以顺利绕上纱框。

2反之，水轮如果是逆时针转动，纱框铁轴上的木轮也是逆时针运转，很明显，纱线绕上纱框的方式也是逆时针绕纱，这时锭子头的安装一定如图5-14中远离读者的方向。此时又分为两种情况:若水轮正好在图5-14中靠近读者的这一侧，则锭子头置于皮弦远离流水的一侧。若水轮在图5-14中远离读者的那一侧，则锭子头置于皮弦靠近流水的一侧。只有这样放置锭子，才能顺利完成纱线的绕转。

在宋元时代，纺麻的大纺车、水转纺车就开始向丝大纺车演进。关于丝大纺车的结构，从晚清学者卫杰的著作《蚕桑萃编》中能发现一幅名叫江浙水纺图的版画(图5-15)，画中的纺丝机械从原理和操作上和大纺车有许多相同之处，但却比大纺车更加科学和高效。

从图5-15来看，这种纺车绝非清代才产生，考察图中所绘人物的衣着和发式，可以肯定图中人物应该是明代或明代之前汉人的装束，因此这种丝大纺车的出现极有可能是在宋元时期，但这还有待历史史料的发现。

图5-14水轮逆时针旋转纱线卷绕示意图

图5-15江浙水纺图

从这种纺车的结构上看，它比水转大纺车或大纺车有了更大的改进。首先，车架由长方形架体变为梯形，上狭下阔，稳定性更好;其次，锭子的排列由单面变为双面，有利于增加纺车的锭子数;再次，在大纺车上装备给湿形装置即竹壳水槽(江浙水纺车)或湿毡(四川旱纺车)，使纱管上卷绕的丝条浸在水中，或者丝在加捻时经过湿毡的过湿，提高丝条张力，防止加捻时脱圈，同时对稳定捻度和涤净丝条等均有利，为产品质量的提高创造了有利条件。《蚕桑萃编》中将这幅图命名为江浙水纺图，其本质上并不是指这种丝大纺车是利用水力驱动，而是指其利用竹壳水槽或湿毡将丝浸湿这种纺丝方法。

江浙水纺图中对纱框如何转动部分完全没有描绘清楚，但可以根据祝大震先生对同类型的湖北江陵丝纺车的复原，了解此类纺车的纱框的运作过程，江陵丝纺车复原图如图5-16所示。

从图5-16中可以看出，江陵丝纺车有两套动力系统，都由手摇大轮驱动。一套是机架下端锭子的转动，它由围绕手摇大轮上的幔带驱动;另一套是机架上端的纱框的转动，它由锭带驱动。通过一组滑轮，锭带连接手摇大轮上的转轴和机架上的纱框，形成动力传输带，完成纱框的转动。这条锭带的转动是由手摇大轮的转轴提供，并通过一组滑轮来传导和改变力的方向，使手摇大轮上锭带的横向运动转变成纱框上锭带的纵向运动，从而使纱框顺利地转动，对纺好的丝进行卷绕。

观察江浙水纺图，不难发现在江浙丝大纺车上也有锭带，并且也是绕在手摇大轮的转轴上。因此，笔者推断，江浙丝大纺车纱框的工作原理应该和江陵丝纺车一样，只是滑轮的摆放略有不同。那么，江陵丝纺车在纱框的转动机制上为什么会有这种变化呢?根据力学原理可知，锭带由手摇大轮的转轴产生的拉力，通过滑轮的传导和变向，力的损失要远远小于通过皮弦带动纱框转动的大纺车或水转大纺车。利用这种力的传导装置，在水力资源使用上受到严格控制的中国古代封建社会，使用人力或畜力无疑要比水力稳定和划算，这也是水转大纺车向各类丝大纺车转变的技术基础。

图5-16江陵丝纺车