汽車概論第5章發(fā)明史.ppt

第5章 汽車的發(fā)明史,車輪是車上最重要的部件，輪轉(zhuǎn)工具的出現(xiàn)和使用是車問世的先決條件。 車的出現(xiàn)，為人類立下了不朽的功勛，結(jié)束了人們無論是狩獵、耕種，還是搬運(yùn)物品，只能靠手拉肩扛、眾人搬抬的局面，它對人類社會所起的作用是任何其他東西都不能替代的。,5.1 車 輪 和 車,5.1.1 車輪,最早的車輪大約出現(xiàn)在公元前3500年美索不達(dá)米亞（Mesopotamia，古巴比倫的所在地，今敘利亞東部和伊拉克境內(nèi)），沒有人知道制造早期車輪的工匠姓名，也許他們是從陶工那里得到啟發(fā)。如圖5-1所示為考古學(xué)家在美索不達(dá)米亞挖掘出的有鑲嵌物裝飾的木箱，可以清晰地看到古代雙輪馬拉戰(zhàn)車的木制車輪。 早期的車輪如圖5-2所示。利用車輪滾動而行，減少了車與地面的摩擦，即省人力又可較多地載運(yùn)重物，還可以長途運(yùn)輸。,圖5-1 美索不達(dá)米亞最早出現(xiàn)的車輪圖,圖5-2 早期的車輪,5.1.2 車,1.馬車 公元前1675年，古埃及人發(fā)明了有制動裝置的馬車。 12世紀(jì)，古羅馬人發(fā)明了前軸可以轉(zhuǎn)向的四輪馬車。如圖5-3所示為早期的四輪馬車。 13世紀(jì)后，四輪馬車的車廂開始采用彈簧懸置結(jié)構(gòu)，并加大了后輪的直徑，使乘坐的舒適性大大提高。 16世紀(jì)，歐洲的馬車制造業(yè)己相當(dāng)發(fā)達(dá)，馬車的制造技術(shù)也有了顯著的提高。此后的一千多年時間里，馬車成為世界各國主要的運(yùn)輸車輛。 由于馬車不僅能拉貨，同時也能用作載人遠(yuǎn)行，所以是人類歷史上使用時間最長、最有影響力的陸地交通運(yùn)輸工具。,圖5-3 早期的四輪馬車,2.我國第一輛車 我國有關(guān)車輛的最早史料記載是在夏朝初期的大禹時代。有一位叫奚仲的“車正”（掌管車輛的官員），他發(fā)明的車由兩個車輪架起車軸，車軸固定在帶轅的車架上，車架附有車廂，用來盛放貨物。這是有記載的中國第一輛車，如圖5-4所示。,圖5-4 奚仲發(fā)明的單轅車,3.戰(zhàn)車 畜力車的發(fā)明為戰(zhàn)車創(chuàng)造了條件，戰(zhàn)車在戰(zhàn)國時期達(dá)到鼎盛期。這時的戰(zhàn)車多為雙轅雙輪式，由一匹馬拉動，車上搭乘3位士兵，一位負(fù)責(zé)駕車，另兩位參加戰(zhàn)斗。在漢朝，大型的馬車已開始采用四輪結(jié)構(gòu)，而拉車的馬最多時可達(dá)812匹。如圖5-5所示為4馬戰(zhàn)車。,圖5-5 戰(zhàn)國時期的4馬戰(zhàn)車,4.記里鼓車和指南車 記里鼓車分上下兩層，上層設(shè)一鐘，下層設(shè)一鼓。記里鼓車上有小木人，頭戴峨冠，身穿錦袍高坐車上。車走十里，木人擊鼓一次，當(dāng)擊鼓十次，就擊鐘一次。如圖5-6所示為記里鼓車。 指南車是中國古代用于指示方向的一種輪式機(jī)械車，又稱為司南車。指南車是三國時期魏國發(fā)明家馬鈞發(fā)明的，它利用差速齒輪的原理設(shè)計而成。車上有一個小木人，無論車子前進(jìn)、后退或是轉(zhuǎn)彎，木人的手一直指向南方。如圖5-7所示為指南車。,圖5-6 記里鼓車,圖5-7 為指南車,5.1.3 機(jī)動車初探,1.設(shè)想汽車 我國唐代著名的高僧、天文學(xué)家僧一行曾提出設(shè)想：“激銅輪自轉(zhuǎn)之法，加以火蒸汽運(yùn)，名曰汽車”。 2.滑輪車 人坐在車內(nèi)，不停地拉動繩子轉(zhuǎn)動滑輪，即可帶動車輪使車走起來，如圖5-8所示。,圖5-8 滑輪車,3. 發(fā)條車 1649年，德國紐約堡的鐘表匠漢斯赫丘根據(jù)達(dá)芬奇的設(shè)計圖試制成功了一輛依靠發(fā)條驅(qū)動的四輪車，如圖5-9所示。 4. 雙桅風(fēng)力帆車 1600年，荷蘭物理學(xué)家西蒙斯蒂芬根據(jù)帆船靠風(fēng)力推行的原理制造出雙桅風(fēng)力帆車，如圖5-9所示。,圖5-9 發(fā)條車,圖5-10 雙桅風(fēng)力帆車,5.2 蒸汽汽車發(fā)明史,按照汽車的定義，只有通過自身攜帶動力驅(qū)動裝置的車才能稱為汽車。因此早期的人力車、畜力車和風(fēng)力車等都不能算是真正意義上的汽車。最早的汽車應(yīng)該為蒸汽機(jī)汽車。,5.2.1 蒸汽機(jī)的發(fā)明,1.薩維利蒸汽抽水機(jī) 1698年，英國工程師托馬斯薩維利（見圖5-11）利用抽氣機(jī)原理制造了第一臺用蒸汽作為動力的礦用抽水機(jī)（見圖5-12） 。,圖5-11 托馬斯薩維利,圖5-12 薩維利蒸汽抽水機(jī),2.紐柯門蒸汽機(jī) 1712年，英國工程師托馬斯紐柯門（見圖5-13）制成了紐柯門蒸汽機(jī)（見圖5-14） 。,圖5-13 托馬斯紐柯門,圖5-14 紐柯門蒸汽機(jī),3.瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī) 18世紀(jì)6080年代，詹姆斯瓦特（見圖5-15）在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研制出真正具有實(shí)用價值的蒸汽機(jī)。 1769年，瓦特與博爾頓合作，發(fā)明了裝有冷凝器的蒸汽機(jī)，如圖5-16所示。,圖5-15 詹姆斯瓦特,圖5-16 瓦特蒸汽機(jī),5.2.2 蒸汽汽車的發(fā)明,1. 第一輛蒸汽汽車 1668年，比利時傳教士南懷仁在北京成功制造了一輛蒸汽渦輪車。此車并沒有引起清政府的重視，南懷仁的這項(xiàng)發(fā)明沒有得到進(jìn)一步的發(fā)展。 2.配置蒸汽機(jī)的蒸汽汽車的發(fā)明 1769年，法國炮兵大尉卡格諾研制成功了第一輛裝用蒸汽機(jī)的三輪汽車，如圖5-17所示 。在試車過程中，由于操縱困難，不斷發(fā)生交通事故，曾撞到兵工場的石墻上，引發(fā)世界上第一起機(jī)動車車禍，如圖5-18所示。,圖5-17 第一臺蒸汽機(jī)汽車,圖5-18 世界上第一起機(jī)動車車禍,3.水陸兩用蒸汽汽車 1805年，美國人埃文斯首次制造了裝備蒸汽機(jī)的水陸兩用汽車，這項(xiàng)發(fā)明在美國獲得了專利權(quán)，如圖5-19所示 。它也成為現(xiàn)代水陸兩用汽車的先驅(qū)，如圖5-20所示。,圖5-19 埃文斯制造的水陸兩用車,圖5-20 現(xiàn)代水陸兩用汽車,4.蒸汽公共汽車 1825年，英國公爵嘉內(nèi)制成了一輛蒸汽公共汽車，如圖5-21所示。 英國政府制定的機(jī)動車道路法案，要求一輛車須有3名駕駛員，手執(zhí)紅旗的車務(wù)員（“紅旗法規(guī)”由此得名）必須走在車前20 m處警告行人注意安全，并負(fù)責(zé)限制車速，如圖5-22所示。,圖5-21 第一輛蒸汽公共汽車,圖5-22 英國政府的“紅旗法規(guī)”,5.3 內(nèi)燃機(jī)及內(nèi)燃機(jī)汽車,內(nèi)燃機(jī)是將燃料在汽缸內(nèi)部燃燒產(chǎn)生的熱能直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的動力機(jī)械。內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)是汽車發(fā)展中的一個嶄新起點(diǎn)，通常所說的汽車都是指裝有內(nèi)燃機(jī)的汽車。,5.3.1 內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明,1.惠更斯的火藥機(jī) 1673年，荷蘭的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家惠更斯（見圖5-23）發(fā)明了采用火藥在汽缸內(nèi)燃燒進(jìn)而推動活塞作功的機(jī)械，即火藥內(nèi)燃機(jī)，如圖5-24所示。 火藥機(jī)被認(rèn)為是內(nèi)燃機(jī)的鼻祖。由于火藥危險性大，火藥機(jī)沒有能夠普及，但為后來的內(nèi)燃機(jī)（特指汽油機(jī)和柴油機(jī)）的問世奠定了基礎(chǔ)。,圖5-23 惠更斯,圖5-24 火藥內(nèi)燃機(jī)原理圖,2.煤氣機(jī) 1）雷諾爾煤氣機(jī) 1860年，法國工程師雷諾爾制成了用電火花點(diǎn)燃煤氣和空氣混合物的煤氣機(jī)。 2）奧托和蘭根自由活塞發(fā)動機(jī) 1866年，德國發(fā)明家奧托和蘭根合作制造了大氣發(fā)動機(jī)，此大氣機(jī)也稱自由活塞發(fā)動機(jī)，如圖5-25所示 。 3）奧托內(nèi)燃機(jī) 1876年，尼古拉斯奧托（見圖5-26）成功研制了在動力史上具有劃時代意義的活塞式四沖程奧托內(nèi)燃機(jī)（圖5-27） ，結(jié)束了200年來人們尋找小型汽車動力源的歷史。,圖5-26 尼古拉斯奧托,圖5-27 四沖程奧托內(nèi)燃機(jī),圖5-25 自由活塞發(fā)動機(jī),3. 汽油機(jī) 1883年8月15日，德國工程師戴姆勒（見圖5-28）與邁巴赫（見圖5-29）共同制造出世界上第一臺四沖程往復(fù)式汽油機(jī)。此發(fā)動機(jī)上安裝了由邁巴赫設(shè)計的化油器，如圖5-30所示，它的特點(diǎn)是功率大、質(zhì)量小、體積小、轉(zhuǎn)速及效率高，特別適合做交通工具。,圖5-30 第一臺汽油發(fā)動機(jī),圖5-28 戴姆勒,圖5-29 邁巴赫,3.汽油機(jī) 1885年，戴姆勒與邁巴赫又成功研制出了世界上第一臺風(fēng)冷立式單缸二沖程汽油機(jī)。之后，他們把它裝在兩輪自行車上，制成世界上第一臺摩托車，此車于1885年8月25日獲得德國專利，成為摩托車的鼻祖，而邁巴赫則成為第一位摩托車手，如圖5-31所示 。,圖5-31 戴姆勒摩托車,4.柴油機(jī) 1894年，魯?shù)婪虻胰麪枺ㄒ妶D5-32）根據(jù)自己的設(shè)計制造出了樣機(jī)，如圖5-33所示。1898年，樣機(jī)投入商業(yè)性生產(chǎn)。柴油機(jī)是一項(xiàng)震驚世界的卓越發(fā)明，狄塞爾為此獲得了“人類最偉大發(fā)明”金銀紀(jì)念幣獎 。,圖5-32 魯?shù)婪虻胰麪?圖5-33 壓燃式發(fā)動機(jī),5. 其他內(nèi)燃機(jī) 1801年，法國化學(xué)家菲利浦勒本采用煤干餾得到的煤氣和氫氣作燃料，制成了一臺將煤氣和氫氣與空氣混合后點(diǎn)燃產(chǎn)生膨脹力推動活塞作功的發(fā)動機(jī)。1862年，法國的萊諾試制成功了以天然氣為燃料，轉(zhuǎn)速為100 r/min的二沖程臥式內(nèi)燃機(jī)。,5.3.2 內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)明,1.卡爾本茨的第一輛三輪汽車 1885年9月，卡爾本茨在曼海姆制成了一臺四沖程小型汽油機(jī)，并將其裝在一輛三輪汽車上，如圖5-34所示。1886年1月29日，本茨用這輛車向德國皇家專利局申報發(fā)明汽車的專利，因此這一天被認(rèn)為是世界汽車誕生日，1886年則被認(rèn)為是世界汽車誕生年。1886年11月2日，專利局正式批準(zhǔn)發(fā)布，專利證書號為37435（見圖5-35），專利名稱為“氣態(tài)發(fā)動機(jī)汽車”，即被公認(rèn)的世界上第一輛三輪汽車“奔馳1號”。,圖5-23 卡爾本茨