几乎每个历史朝代都有能工巧匠创制出各种机械，其中大多是力学或工程机械，它们装有杠杆、曲柄、轮与轮轴、齿轮、传动带等设备。在这些机械中，有一些能按照设计程序产生某种特定的乐声，其情形十分类似机械式八音盒。
据《西京杂记》载，汉高祖刘邦坐主咸阳宫后，曾令工匠与机械师铸造铜人12枚，约高三尺，列在一桌旁。那些铜人的衣着穿戴如真人一般，琴筑笙竽各执其一。桌下有二只铜管，“其一管空，一管内有绳，大如指。使一人吹空管，一人扭绳，则众乐皆作，与真乐不异焉”。这个记载也许暗示我们，吹管者是在制造气流；扭绳者可能以绳索带动杠杆、齿轮、或拨子一类驱动装置或调节装置，以使铜偶的双手按既定设计程序动，从而弹动桌面上预先摆好的琴筑，或让气流进入某铜偶所持的笙竽之中，因而产生了某种乐声。这可能是最古老的八音盒，是以人力牵引机械而发声的。
三国时，这种音乐机械得到发展。人们制造了以水力发动的、具有能歌能舞的木偶组装在一起的机械，称为“歌舞水机”或“水转百戏”。其时，以造指南车闻名的马钧曾设计并制造了这种机械。他以水力发动一个大主轮，主轮轴的转动可以控制各种简单机械。通过后者又牵动各种活动木偶，使木女舞蹈，木男击鼓吹笙，甚至于“木人跳丸掷剑，缘絙倒立，出入自走，百官行署，舂米斗鸡，变巧百端”(《三国志·杜夔传》裴注)。马钧因此被称为“巧思绝世”的机械师。
隋炀帝大业年间(公元605—618年)，工程师黄衮、黄亘兄弟曾设计、制造更为壮观的“水转百戏”。其中的木偶可以表演72种历史故事中的最精采场面，称为“七十二势”。“木人奏音声，击磬撞钟，弹筝鼓瑟，皆得成曲。及为百戏，跳剑舞轮，升竿掷绳，皆如生无异”(《太平广记·水饰图经》)。隋炀帝带领群臣观看之后，连连称赞，并当场命大学士杜宝撰写《水饰图经》。黄衮被敕封散骑侍郎，黄亘也官至朝散大夫。
历史文化中歌舞水机的传统一直延续至今。在今日的元宵灯会、中秋灯会等城镇市民活动中，人们不难观赏到水上芭蕾、荷花仙子、电动歌舞等大型的程控装置节目。它们与历史上唯一不同的是，动力与控制系统完全现代化了。
在各种各样的发声机械中，最有科学价值的是，唐代将作大匠杨务廉在科学史上第一次成功地人工合成了言语声。他设计的机械，能发出简单的“布施”二字声。据载，“将作大匠杨务廉甚有巧思。尝于沁州市内，刻木为僧，手持一碗，自能行乞。碗中钱满，关键忽发，自然作声云‘布施’。”(《朝野佥载》卷六)
这个机械木偶在闹市区引人竞相争观。为了让其说一声“布施”，观者无不投钱其碗中。以致每日能盈数千铜钱。从记载看来，木偶的手臂当是一杠杆无疑，在其所持碗中钱满后，重力下压，于是杠杆带动了别的机械发出“布施”的仿人声。它究竟如何发声，是机械的相互摩擦声还是其他，由于历史记载太简单，只有让读者自己去想象、设计和猜测了。