Прошло немало времени, пока человек научился получать муку из выращенного им зерна. Самыми первыми приспособлениями для измельчения зерна были каменная ступка и пестик. Позже зерно стали перетирать, благодаря такому методу мука была лучше. От движения терки вперед-назад перешли к вращению. Плоский камень, перетирая зерно, вращался по плоскому блюду из камня. Заставив один камень в процессе вращения скользить по другому, человек изобрел жернов. В середине верхнего камня имелось отверстие, куда подсыпалось зерно. Попадая между верхним и нижним камнем, зерно при вращении перетиралось в муку. Так была изобретена ручная мельница, широко распространенная в Риме и Древней Греции. Мельницы были разных размеров, большие мельницы вращались с помощью рабов или ослов.
Со временем возникла необходимость в изобретении такой машины, которая бы работала без использования силы животного или человека.
Такой машиной стала водяная мельница, но ее изобретению и использованию предшествовало изобретение водяного двигателя. Уже в глубокой древности человек изобрел машину, с помощью которой он черпал воду из реки и поливал свои земли. Такая поливальная машина (чадуфон) состояла из ряда черпаков, закрепленных на ободе большого колеса, имевшего горизонтальную ось. При вращении колеса нижние черпаки опускались в реку и, наполненные водой, поднимались вверх, где опрокидывались в желоб в самой верхней точке колеса.
В местах, где вода течет быстро, стали устанавливать колеса со специальными лопатками, которые под напором воды начинали вращать колесо, а то, в свою очередь, черпало воду уже без усилий человека. Изобретение простого и надежного водяного двигателя имело огромное значение для дальнейшего развития техники. Люди быстро поняли, что вращение водяного колеса можно использовать не только для черпания воды, но и для других целей, например, перемалывать зерна. В местах, где скорость течения невелика, реку стали запруживать, поднимая уровень воды и направляя струю по специальному желобу на лопатки колеса.
Теперь, когда был изобретен водяной двигатель, необходим был передаточный механизм, который бы не только передавал, но и преобразовывал вращательное движение.
И здесь была использована идея колеса. Если взять два колеса, плотно соприкасающихся ободьями, с параллельными осями вращения, и одно из них (ведущее) начать вращать, то из-за трения между ободьями начнет вращаться и второе колесо (ведомое). Расстояние, которое пройдет каждая из точек, лежащих на ободьях этих колес, будет одинаковым. Из двух связанных между собой колес большое колесо будет делать во столько раз меньше оборотов, во сколько его диаметр больше, чем диаметр меньшего колеса. Это означает, что при использовании системы из двух колес разного диаметра, мы не только передаем, но и преобразовываем движение. Использование гладких колес было неудобно, так как сцепление между ними было не очень жестким и колеса проскальзывали. Со временем гладкие колеса заменили на зубчатые. Изобретение водяного двигателя, создание передаточного механизма, преобразовывающее вращательное движение, способствовали появлению водяной мельницы.
Известный механик и архитектор Древнего Рима Витрувий первым детально описал устройство водяной мельницы, состоящей из трех основных составных частей: двигательного, передаточного и исполнительного механизмов. Водяная мельница была первой машиной, которая нашла широкое применение в производстве, стала первым шагом на пути к машинному производству.
