在古代中國，不僅創造出許多燦爛的文化，而且還擁有豐富的文學作品，這都得益於漢字的存在，它讓一個文明形成一種強大的凝聚力，而獨一無二的漢字，也為中華文明不中斷奠定了基礎。除了這些，在許多方面，中國古代都有著輝煌的成就，其中在機械行業中，更是獨幟一樹的存在。
早期的機械行業很簡單，比如在農業上，為了提高生產和灌溉，古人發明了七種針對農業的機械，分別是：整土機械、播種機械、中耕除草機械、灌溉機械、收穫脫粒機械、加工機械、運輸機械，但這些機械都特別簡單。有的是靠水力提供動力的，有的是靠牲畜提供動力的。作為農業大國，這些都是中國古代對生產做出的發明。隨著時間的發展，進入宋朝時期，中國的機械行業越來越精密。
一：齒輪對機械行業的作用
想要提高精密，在機械行業中，是離不開齒輪的。或許有的人認為，中國的齒輪發展史比西方國家的要晚很多，其實不然，中國古代中，齒輪的發展也很早，至今有2200多年的歷史。也就是說，秦朝時期，齒輪就出現在中國。縱觀春秋戰國時代，是中國古代發展一重大時期，諸子百家中，不少家族在機械行業中，有著獨特的發展與見解，他們創造出許多令人驚嘆的機械。
根據如今出土的齒輪來看，1954年，在山西省永濟縣出土了青銅棘齒輪，為秦朝時期的齒輪。可見，齒輪已經被運用起來，根據推測，這種齒輪是用於制動，防止輪軸倒轉，進入東漢時期，齒輪得到更大的發展。之後齒輪越來越精密，這得益於冶煉技術的改進，生產出更加堅固耐用的鋼鐵，而冶煉技術的先進，和機械行業有著密不可分的作用，製作出比較精密的齒輪，對傳動系統的精密有很大的作用。
二：宋朝水運儀象臺的精密程度
宋朝時期，中國發明了集天文觀測、天文演示和報時系統為一體的儀器，它就是：水運儀象臺。它的出現，是中國古代天文儀器製造史上的巔峰，堪稱世界上最早的天文鐘，也是中國古代科技成就代表之一。無論是規模還是精度，都達到讓人嘆為觀止的科技水平。它的機械結構可分為：動力系統、傳動系統、執行系統、輔助控制系統等。
在動力系統方面，依靠的都是水力，這是最方便又能解放人力的方式之一。有了動力，剩下就是把動力傳到各個部分，這就需要到各種精密的齒輪。這座由蘇頌和韓公廉，帶人共同製造出的水運儀象臺，高約12米，寬約7米。它的作用非常大，不僅能準確報時，還能觀察天文氣象，更驚嘆的是，有一些部件成為後世鐘錶重要的部件，比如：擒縱器。
擒縱器是現代鐘錶的關鍵部件，早在唐朝時就出現，只是和現在的有差別，但原理是一樣的，它能準確的報時。宋朝的水運儀象臺，就運用到擒縱器，在復原的水運儀象臺中，擒縱器完美地展現出來。再來看看水運儀象臺的齒輪運用，首先，對於大的齒輪，不可能用金屬製成，需要用木材料來完成，比如：擒縱器，由於比較大，它是用木材料做成齒輪狀態的，一樣達到精確的數值。
在水運儀象臺的結構和傳動系統中，在主軸中，擁有八個輪，它們分別輸送不同的動力給各個部分。其中有兩個大齒輪，如下圖，16和11，16是拔牙機輪，11是天輪，它們的齒數非常大，達到600，這和它的轉數有關，因為它們要模仿地球的自轉，速度快不了。整個水運儀象臺中，有兩組齒輪傳動系統，一組是經過3、4、5、16、11、10，帶動渾象，另一組經過3、4、6、7、8、9，帶動渾儀。
經過這兩組齒輪傳動系統，精密的帶動模擬天文的渾象和渾儀，同時也把報時精準地呈現出來，這就是水運儀象臺精密所在，它的構造非常複雜，從這也看出，古人已經知道，利用齒輪的齒數來改變傳動力的大小與速度，最終完成對天文學的研究。而宋朝的水運儀象臺，是中國古代歷史中，最精密的天文儀器之一，連李約瑟都讚嘆過：水運儀象臺可能是歐洲中世紀天文鐘的直接祖先。
三：中國古代機械的發展
在秦朝時，中國古代機械已經進入成熟期，產生出許多科技成果，特別是對農業這方面。犁的一再改進，大大提高生產力；灌溉上出現的水車，有效的調節農作物需要的水分。在運輸方面，秦朝出現多種輪子的車，從秦始皇陵出土的馬車來看，反映出秦朝車輛運輸的高水平。其中帶有刻度的弩出現，更是體現古人對機械原理的運用。
漢朝時期，冶金技術的發達，鐵器取代了青銅器。這一時期，出現了指南車、記裡鼓車、地動儀等，這些都是機械行業中的佼佼者。這些都領先於西方國家，這種狀態一直持續到宋元時期。明清時期，逐漸被西方國家趕上，並且超越，這確實是一個不可避免的問題，畢竟西方已經文藝復興，許多領域開始發展。
四：機械與數學的結合
古代中，機械的發達，並不是單純的，它以數學為基礎，開發更多的合理的機械。即使現在，機械行業也離不開數學的運用。在《九章算術》中，收集了246個數學問題，涉及到方田、粟米、衰分、少廣、商功、均輸、盈不足、方程、勾股等。這些數學問題，有的許多用於機械行業中，如：勾股，也就是如今的勾股定理，用於各種幾何體。而想要製作精密的齒輪，就要懂得數學，只有掌握這些知識，才能製造出各種精密儀器和機械。
中國古代在數學這方面，在宋元時，已經達到巔峰，即使西方的《幾何原本》傳入中國，但對中國的數學並沒有多大的影響。《幾何原本》對西方國家來說，影響非常之深，它涉及到許多方面。因東方人和西方人的思維不同，導致對數學的研究也不同，採用的方法也不同，正是數學的發達，古人才能懂得如何算出齒輪的齒數，又如何配置不同的齒輪，達到不同的速度，這些都和數學有關。
五：總結
古代中，由於數學的發達，中國的機械行業也跟著發達，它們是相互促成的。因為需要，所以去研究和製造，才得出許多傑出的成就。到宋朝時期，不管是在科技還是經濟實力，都是中國歷史上最繁榮的朝代。而水運儀象臺的出現，是中國歷史上，最精密的儀器之一。
結合我國古代的冶煉技術，製造出許多精密的零件是不成問題的。比如在秦始皇陵中出土的一號銅車，這輛青銅馬車非常精密。採用就鑄造、鑲嵌、焊接、子母扣連接、活鉸連接等多種工藝，上面還有各種圖紋，如果沒有精湛的工藝，是無法完成的，所以在秦朝時，已經能製造出精密的齒輪。宋朝時期，古人已經知道利用不同齒數的齒輪來改變速度，水運儀象臺的齒輪傳動系統，是一個偉大的傑作，它代表中國在機械行業中的運用成就。