- 汽車概論
- 尹力卉 呂江毅 楊峰主編
- 2442字
- 2019-05-21 17:46:30
2.1 汽車孕育過程
汽車的誕生、汽車的發展,在歷史的長河中給我們留下了點點滴滴。汽車自19世紀末誕生以來,已經走過了風風雨雨的一百多年。從卡爾·本茨造出的第一輛三輪汽車以18km/h的速度(見圖2-2),跑到現在,竟然誕生了從速度為零到加速到100km/h只需要3s多一點的超級跑車。這一百年,汽車發展的速度是如此驚人!同時,汽車工業也造就了多位巨人,他們一手創建了通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國經濟中舉足輕重的著名公司。在中國已經成為世界五大汽車強國之際,讓我們一起來回望汽車的發展歷史,體會汽車給我們帶來的種種歡樂與夢想……
1.車輪和車的發明
人類最初的勞動無論是狩獵、耕種還是搬運東西,完全由自身來完成,奴隸就是一種“生物發動機”。原始社會人類發明的重要運輸工具之一就是橇。人們用木板或木棒做成橇,把物品放在上面拉,但是這樣產生的摩擦力太大,后來人們懂得了在下面放圓石頭或圓木滾動著搬運比較省力,這便引起了搬運手段的重大變革。這種使橇滾動向前的裝置——圓木,就是滾子。車輪就是由滾子改進而成的:把滾子的中央部分稍微削一削,以減輕質量,中間部分形成了軸,邊緣部分成為輪子,這就形成了最早的車輪雛形(見圖2-3)。

圖2-2 卡爾·本茨的第一輛三輪汽車

圖2-3 車輪雛形
2.中國古代的車
最初的車輛由人力推動,后來開始用牛、馬拉,這種畜力車在戰爭中發揮了重要作用。中國在商周時代,戰爭即以車戰為主,并且以戰車的數量來衡量一國的軍事實力。春秋戰國時期(公元前770年—前221年),各諸侯國之間由于頻繁戰爭,馬車納入了戰爭的行列,使造車技術進一步提高。陜西臨潼秦始皇帝陵出土的戰車式樣,反映了2000年前車輛制造的精湛工藝(見圖2-4)。

圖2-4 戰車
在中國歷史上,有重要技術價值的還要數指南車和記里鼓車。三國時期,大技師馬鈞發明了指南車。這種車無論朝向何方行駛,車上站立的小木人的手總是指向南方(見圖2-5)。
記里鼓車則是在公元3世紀時,由中國最先發明的記錄里程的儀器。車上有兩個木人,車每行駛500m,木人就擊鼓一次(見圖2-6)。

圖2-5 指南車

圖2-6 記里鼓車
3.馬車的興衰
車最早由人推,后來發展用畜力牽引。畜力車比人力車載運能力大,而且速度快,行駛里程遠。中國古代的兩輪車常用兩馬至四馬駕車和牽引。馬車具有快速、靈活的特點,在畜力車中占重要地位。戰車是古埃及和古羅馬強有力的作戰武器。在歐洲,羅馬帝國在5世紀時已用馬車運送郵件。11~12世紀歐洲多用兩輪馬車。13世紀盛行四輪馬車,乘人用的向豪華方向發展(見圖2-7)。

圖2-7 歐洲多用兩輪馬車
16世紀的歐洲已經進入了”文藝復興”的前夜,歐洲的馬車制造商風起云涌,馬車的制造技術又有了相當的提高。中世紀的歐洲,大量出現了雙軸四輪馬車,這種馬車安置有轉向盤。車身有活動車門和封閉式結構,并且在車身和車軸之間,實現了彈簧連接,使乘坐之人感覺極為舒適(見圖2-8)。

圖2-8 雙軸四輪馬車
1662年法國巴黎的街頭上首次出現了軌道馬車(見圖2-9),人們發現,車輪在軌道上的滾動阻力遠比在普通路面上的滾動阻力要小得多,所以載客量也就相對地增加了。1832年美國的紐約市在曼哈頓街道上鋪設軌道,開始運行有軌公共馬車。僅用2匹馬就可以拉動載有40多名乘客的車廂,比普通馬車的乘客多出2倍。

圖2-9 軌道馬車
進入20世紀,馬車采用橡膠輪胎和滾珠軸承,同近代運輸工具鐵路列車和汽車并存。但馬車的長途運輸,逐漸為鐵路運輸所代替(見圖2-10),而短途運輸又遇到汽車運輸的競爭。第一次世界大戰結束后,在發達國家,馬車逐漸被淘汰。

圖2-10 鐵路運輸
4.蒸汽汽車的問世
1712年,英國人托馬斯·紐科門發明了蒸汽機,利用活塞往復運動驅動一臺抽水機將礦井中的水抽出。盡管它耗煤量大、效率低,但托馬斯·紐科門卻率先發明了不依靠人和動物來做功而是靠機械做功的實用化蒸汽機。
1757年,詹姆斯·瓦特在總結前人經驗的基礎上,于18世紀60—80年代研制出具有實用價值的蒸汽機(見圖2-11)。用蒸汽機驅動機械,便產生了劃時代的第一次工業革命,為之后世界工業的發展,做出了歷史性的巨大貢獻。隨著蒸汽驅動機械的誕生,人類社會開始了永無休止的汽車發展的歷史。

圖2-11 瓦特發明的蒸汽機
1769年,法國軍事工程師尼古拉斯·約瑟夫·古諾發明了世界上第一臺三輪蒸汽機汽車(見圖2-12)。不過,它的速度為3.5~3.9km/h,比馬車還慢。由于鍋爐、氣缸等質量都加在前輪上,方向操縱非常困難,容易翻車。

圖2-12 世界上第一臺三輪蒸汽機汽車
在試車過程中撞到了石頭墻上。盡管如此,它開創了輪式車輛自備動力裝置進行驅動的新紀元,是古代交通運輸工具與近代交通運輸工具的分水嶺,具有劃時代的意義(見圖2-13)。
古諾的創舉給后人以極大的啟迪和激勵,18世紀末歐美各國出現設計制造蒸汽汽車的熱潮,各種用途的蒸汽汽車相繼問世。
1825年英國公爵嘉內制成了第一輛18座、車速19km/h的蒸汽公共汽車。這輛車蒸汽機安裝在后部,后輪驅動,前輪轉向,操縱輕松自如(見圖2-14)。

圖2-13 試車過程中撞到了石頭墻上

圖2-14 英國公爵嘉內制成了第一輛蒸汽公共汽車
總體來說,19世紀還是馬車盛行的時代,當時的蒸汽汽車技術不成熟,速度低、制動困難、車重、慣性大、轉向不靈巧等,經常撞上障礙物。更可怕的是,爐壓過高,經常發生鍋爐爆炸事故。由于臟、熱、慢、笨重、噪聲大、危險性高、污染嚴重,英國政府頒布了世界上最早的機動車法規,即“紅旗法”。規定:一輛車至少有三人駕駛,三人中必須有一人在車前手持紅旗步行引導,以警示路上行人,為車開道。車行駛速度不得超過6.4km/h。這一規定,使英國的汽車制造業大大落后于其他工業發達國家。
19世紀中葉以后,蒸汽汽車終因技術的限制及來自保守勢力的阻礙而日漸衰落。進入20世紀后,隨著內燃機汽車、電動汽車的大量涌現和性能的不斷提高,蒸汽汽車漸漸退出歷史舞臺(見圖2-15)。
5.電動汽車的發明
1830年,蘇格蘭發明家Robert Anderson成功將電動馬達裝在一部馬車上,后來1842年與Thomas Davenport合作,打造出第一部以電池為動力的電動汽車,自此開創了電動車的歷史(見圖2-16)。

圖2-15 內燃機汽車

圖2-16 第一部以電池為動力的電動汽車
20世紀初,電動車曾經成為主流,但是由于充電行駛距離短、生產成本高,后被內燃機車取代。