汽車的誕生與發(fā)展

汽車的誕生與發(fā)展陸地運輸工具的演化過程車輪的演化發(fā)現(xiàn)最早的車輛公元前2500年，蘇米爾人的戰(zhàn)車，出現(xiàn)在美索不達(dá)米亞。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)向的四輪車最早的前軸可以旋轉(zhuǎn)的車是由西歐的塞爾特（Celt）人制造的。后來羅馬人對塞爾特人的四輪車進(jìn)行了改進(jìn)，用旋轉(zhuǎn)式前軸轉(zhuǎn)動方向，用整片的輪輞與輪轂增加強度，用包有金屬邊的輪箍減少摩擦，使四輪馬車的性能大為提高。此后的1000多年里，這種用作長途運輸?shù)鸟R車成為世界各國的主要運輸工具。代比約馬車的平面圖，公元前1世紀(jì)

前軸轉(zhuǎn)向車輛前輪轉(zhuǎn)向車輛歐洲早期使用的四輪馬車十六世紀(jì)的歐洲已經(jīng)進(jìn)入了"文藝復(fù)興"的前夜，思想文化和科技的進(jìn)步與繁榮，促進(jìn)了車輛制造技術(shù)的迅速發(fā)展，趕上并超過了中國。此時，歐洲重點發(fā)展了四輪馬車，特別是其帶彈簧減震，前軸用于轉(zhuǎn)動，裝飾豪華，乘坐起來非常舒服。中國古代的車相傳，4600年前，黃帝創(chuàng)造了車。出于紀(jì)念黃帝的功績，后人稱他為“軒轅黃帝”。軒，古人對直木之稱；轅，對橫木之謂，直木、橫木架在輪子上，成了一輛雛形車。夏朝的奚仲造車據(jù)英國科學(xué)史家李約瑟考證的結(jié)論，約在四千五百年到三千五百年前，中國出現(xiàn)了第一輛車子。中國有關(guān)車輛的最早史料記載見于《左傳》。公元前2250年夏朝初期的大禹時代，車正（專司車旅交通，車輛制造的官）奚仲制造出世界上第一輛新型車子，有車架、車軸、車廂等，為保持平衡，采用了左右2個輪子。由于車有兩輪，且兩輪相對，故稱“車兩”。隨時間推移，“車兩”叫俗了，就叫“車輛”了。河南安陽殷墟出土的車馬坑安陽殷墟的考古發(fā)掘表明，我國在商代晚期已使用雙輪馬車。從出土的二輪單轅馬車看，在3000多年前我國造車的技術(shù)水平已經(jīng)相當(dāng)高了。甲骨文中的“車”東周時期大型車馬坑春秋戰(zhàn)車的效果圖當(dāng)時，車的數(shù)量是國力的象征?！墩撜Z·季氏》：“齊景公有馬千駟”，就是說齊景公有1000輛車和4000匹馬，4馬加1車稱為“一乘”，所以又有了“千乘之國”的說法。六藝駕車

周朝古禮中有“六藝”之說，這“六藝”，指的是禮節(jié)、音樂、射箭、駕車、書寫、計算，可見，會駕車在周朝那個時代已經(jīng)成為了一個人學(xué)識和身份的標(biāo)志。始皇東巡千古一帝秦始皇，統(tǒng)一中國后出臺了一系列改革措施，其中有一項對于推動中國古車向前發(fā)展起了重要作用，那就是統(tǒng)一了道路和車軌寬度，便利了交通往來，使車的作用得以更好地發(fā)揮。秦皇陵銅車馬秦始皇陵出土的立車秦始皇陵出土的安車獨輪車在漢魏時期，盛行獨輪車。獨輪車在當(dāng)時是一種極經(jīng)濟而應(yīng)用很廣的交通運輸工具，在交通運輸史上是一項十分重要的發(fā)明?！度龂萘x》中所著力描述的“木牛流馬”，據(jù)許多人研究，就是一種獨輪車。中國獨輪車(1905)在獨輪車上使用風(fēng)帆則是一個偉大的經(jīng)典之作。記里鼓車公元3世紀(jì)時，我國漢朝杰出的科學(xué)家張衡發(fā)明了舉世聞名的記里鼓車——由擊鼓的次數(shù)就可以了解已行走了多少路程。它是現(xiàn)代車輛計程儀的始祖，充分體現(xiàn)了我國古代機械技術(shù)的高超水平。指南車三國時期的馬鈞發(fā)明了指南車。指南車除用齒輪傳動外，還有自動離合裝置，是利用齒輪傳動系統(tǒng)和離合裝置來指示方向。指南車和記里鼓車我國著名科技史學(xué)家王振鐸依據(jù)多年研究成果和文獻(xiàn)記載，復(fù)原制作了記里鼓車和指南車的模型，現(xiàn)收藏于中國國家博物館。自走式車輛的幻想與探索滑輪車，制造于1420年。發(fā)條車，德國人漢斯-郝丘制造于1649年。蒸汽機的發(fā)明1688年，法國物理學(xué)家德尼斯·帕潘，曾用一個圓筒和活塞制造出第一臺簡單的蒸汽機。這是第一次將汽缸、活塞機構(gòu)、蒸汽冷凝形成真空原理，運用于蒸汽機，為以后活塞式蒸汽機的發(fā)展開辟了道路。但是，帕潘的發(fā)明沒有實際運用到工業(yè)生產(chǎn)上。1698年，英國人托馬斯·塞維利制成了世界上第一臺實用的蒸汽提水機，并取得標(biāo)名為“礦工之友”的英國專利。蒸汽機的發(fā)明１７12年，托馬斯·紐可門經(jīng)過長期研究，綜合帕潘和塞維利發(fā)明的優(yōu)點，創(chuàng)造了空氣蒸汽機。該機即被用于礦井的排水。性能：每分鐘往返16次，每往返一次可將45.5升水提高到46.6米。瓦特改良蒸汽機瓦特改良蒸汽機的三次技術(shù)革新第一次革新：1769年制造出第一臺裝有分離冷凝器的蒸汽機，比紐可門的蒸汽機在熱效率上提高了2/3，但在性能上還無法作為真正的動力機，沒有引起社會的關(guān)注。第二次革新：1781年，研制出了一套被稱為“太陽和行星”的齒輪聯(lián)動裝置，終于把活塞的往返的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運動。同年，他為了使輪軸的旋軸增加慣性，從而使圓周運動更加均勻，瓦特還在輪軸上加裝了一個火飛輪。由于對傳統(tǒng)機構(gòu)的這一重大革新，瓦特的這種蒸汽機才真正成為了能帶動一切工作機的動力機。第三次革新：１７８２年，瓦特改進(jìn)了汽缸的結(jié)構(gòu)，形成雙向汽缸，從而使功率一倍。同時，首次引入汽缸的蒸汽由低壓蒸汽變?yōu)楦邏赫羝ｋp向高壓蒸汽機發(fā)明后，紐可門蒸汽機完全成為瓦特蒸汽機。從此，瓦特蒸汽機得到了更廣泛的應(yīng)用，成為改造世界的動力。瓦特改良蒸汽機瓦特蒸汽機工作演示瓦特的蒸汽機蒸汽機汽車的發(fā)明1769年，法國軍事工程師尼古拉斯·古諾，經(jīng)過六年苦心研究，成功地制造出世界上第一輛完全依靠自身動力行駛的三輪車。古諾蒸汽機汽車整車結(jié)構(gòu)特點：車身框架用硬木制成，由三個一人多高的鐵輪支撐。車的前面放著容積為50L的梨形大鍋爐，鍋爐后邊有兩個容積為11加侖的汽缸。前輪既是驅(qū)動輪又是轉(zhuǎn)向輪。整車尺寸參數(shù)：車長7.32m，車寬2.2m，前輪直徑1.28m，后輪直徑1.5m。使用性能參數(shù)：每前進(jìn)12—15min，需停車加熱15min，運行速度為3.5—3.9km/h。由于前輪上壓著很重的鍋爐，所以操縱轉(zhuǎn)向桿很費力。世界上第一起機動車交通事故由于操作困難，1771年，古諾駕駛他發(fā)明的蒸汽機汽車在試車途中下坡時撞到了石頭墻上而毀壞。這也是世界上第一起機動車交通事故。古諾的蒸汽車經(jīng)改進(jìn)后，時速達(dá)9.5km，可牽引4.5t貨物。古諾蒸汽汽車的意義古諾的發(fā)明是古代交通運輸工具（人力、畜力和風(fēng)力為動力）與近代交通運輸工具（機器為動力）的分水冷，具有劃時代的意義。古諾蒸汽機汽車的出現(xiàn)，是汽車發(fā)展史上的第一個里程碑。古諾的嘗試給后來者以極大的啟發(fā)和激勵。18世紀(jì)末在歐美各國，出現(xiàn)了一個研究和制造蒸汽基汽車的熱潮，各種用途的蒸汽機汽車相繼問世。蒸汽機汽車的發(fā)展1801年，英國的工程師理查德·特雷維西克制成一輛大型三輪蒸汽機汽車。這是世界上第一輛乘用車，也是20年后才出現(xiàn)的蒸汽機公共汽車的先驅(qū)。至此,蒸汽機汽車逐漸成熟，開始進(jìn)入實用階段。采用后輪驅(qū)動，前輪轉(zhuǎn)向，后輪直徑達(dá)2.5m。該車可乘坐8名乘客，時速9.6km/h，在坡道上可持續(xù)行駛6.4公里，蒸汽機汽車的發(fā)展1833年，英國人沃爾特-漢考克制成了性能更好的蒸汽公共汽車，開始在倫敦及近郊各地開始營運。該車可以乘坐14名乘客，時速32km/h，營運后很受歡迎。1825年，英國的哥爾斯瓦底·嘉內(nèi)制造出一輛18座、車速19km/h的蒸汽機公共汽車。1826年，嘉內(nèi)開始了從倫敦到巴斯的公共汽車運輸業(yè)務(wù)。這是世界上最早的具有營業(yè)性質(zhì)的公共汽車。蒸汽機汽車的缺點由于結(jié)構(gòu)笨重，再加上其自身結(jié)構(gòu)性能不好，從而造成制動困難，轉(zhuǎn)向不靈活；由于結(jié)構(gòu)笨重，容易壓壞路面，所以蒸汽汽車的使用對當(dāng)時的道路破壞嚴(yán)重；蒸汽機耗煤量較大，行駛時冒出濃濃的黑煙，明顯影響了乘坐的舒適性和道路環(huán)境；起動時間太長，天冷時需要長達(dá)45min，造成啟動不便。一次加水行走的距離較短，給蒸汽機汽車長距離行車造成不便。蒸汽爐壓過高，容易發(fā)生鍋爐爆炸事故。電動汽車的發(fā)明史蓄電池的發(fā)明電動機的發(fā)明電動汽車的發(fā)明電動汽車的發(fā)展與繁榮電動汽車的衰落蓄電池的發(fā)明1800年，亞歷山大·伏特制成了人類歷史上最早的電池，后人稱之為伏特電池。它的發(fā)現(xiàn)是蓄電池發(fā)展的重要里程碑。1830年，威廉姆·斯特金解決了伏特電池的弱電流和極化問題，使電池的使用壽命大大延長。1836年，約翰·丹尼爾進(jìn)一步改進(jìn)了伏特電池，提高了伏特電池的穩(wěn)定性，后人稱之為丹尼爾電池。它是第一個可疑長時間持續(xù)供電的蓄電池。1859年，賈斯頓·普蘭特發(fā)明了一種能夠產(chǎn)生較大電流的可重復(fù)充電的鉛酸蓄電池。之后，鉛酸蓄電池得到了廣泛的應(yīng)用。在使用中，早期鉛酸蓄電池所暴露出來各種問題，在后續(xù)應(yīng)用中不斷得到改進(jìn)，蓄電池的容量和穩(wěn)定性得到了很大提高，從而為電動汽車的發(fā)展鋪平了道路。電動機的發(fā)明1831年，英國人米歇爾·法拉第在他建立的電動機的實驗室模型的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。1831年，美國人約瑟夫·亨利改進(jìn)了法拉第電動機，使用電磁鐵代替永久磁鐵，提高了輸出功率，從而向?qū)嵱秒妱訖C發(fā)展跨出了重要一步。1834年，德國人莫里茨·赫爾曼·馮·雅可比對亨利電動機作了重要革新，制成了第一個電動機樣機。他把水平的電磁鐵改為轉(zhuǎn)動的電樞，并加裝了換向器。1838年，制造出世界上第一臺實用直流電動機，安裝在船上，并試航成功。從此，電動機就完成了從實驗室模型到實用電動機的轉(zhuǎn)化。電動汽車的發(fā)明1834年，英國人羅伯特-安德森發(fā)明了第一輛電動汽車。隨著世界上第一臺電動車的出現(xiàn)，開啟了新技術(shù)在電動汽車上的應(yīng)用之門。1842年，美國人托馬斯·達(dá)文波特和英國人羅伯特·戴維森一起制造出了世界上第一輛真正實用的電動汽車。他們初次使用的是不可充電電池。1847年，美國人摩西·法莫制造了第一輛以蓄電池為動力可乘坐兩人的電動汽車。電動汽車的發(fā)展與繁榮1881年11月，法國人古斯塔夫·特魯夫在巴黎展出了一臺電動三輪車。加上乘員后總重量達(dá)到了160千克，時速達(dá)到了12千米。1882年，威廉姆·愛德華·阿頓和約翰·培理也制成了一輛電動三輪車，車上還配備了照明燈。這輛車的總重量提高到了168千克，時速提高到了14.5千米。隨后的1890年，威廉姆莫瑞遜在美國制造了一輛能行駛13h、車速為14mile/h的電動汽車。1891年，美國人亨利·莫瑞斯制成了第一輛電動四輪車，實現(xiàn)了從三輪向四輪的轉(zhuǎn)變，這是電動車向?qū)嵱没较蜻~出的重要一步。電動汽車的發(fā)展與繁榮1895年，由亨利·莫瑞斯（HenryMorris）和皮德羅·沙龍（PedroSalom）制造的ElectrobatⅡ，安裝了兩臺驅(qū)動電機，能以20mile/h的速度行駛25mile。1897年，美國費城電車公司研究制造的紐約電動出租車實現(xiàn)了電動車的商用化運營。1899年4月29日，由比利時人卡米勒·杰納茨駕駛的一輛子彈頭型電動賽車，創(chuàng)造了時速為68mile（110km）的世界紀(jì)錄。這也是世界上第一輛時速超過100公里的汽車。1899年，貝克汽車公司在美國成立生產(chǎn)電動汽車。公司生產(chǎn)的電動賽車的車速能超過120km/h，而且是第一輛座位上裝有安全帶的乘用車。1900年，BGS公司生產(chǎn)的電動汽車創(chuàng)造了單次充電行駛180mile的最長里程紀(jì)錄。電動汽車的發(fā)展與繁榮19世紀(jì)末期到1920年是電動車發(fā)展的一個高峰。據(jù)統(tǒng)計，到1890年在全世界4200輛汽車中，有38％為電動汽車，40％為蒸汽車，22％為內(nèi)燃機汽車。到了1911年，就已經(jīng)有電動出租汽車在巴黎和倫敦的街頭上運營。美國首先實現(xiàn)了早期電動車的商業(yè)運營，成為發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的國家。據(jù)統(tǒng)計，1912年，在美國登記的電動汽車數(shù)量達(dá)到了34000輛。電動汽車產(chǎn)銷量在1912年達(dá)到最大，在20世紀(jì)20年代仍有不俗表現(xiàn)，但是到了20世紀(jì)30年代，電動汽車幾乎消失了。電動汽車的衰落原因（1）到20世紀(jì)20年代，美國的道路交通系統(tǒng)得到很大改善，導(dǎo)致對長距離運輸車輛的需求。燃油汽車的續(xù)駛里程是電動汽車的2—3倍。（2）在美國得克薩斯州發(fā)現(xiàn)了石油，使得汽油價格下跌，大大降低了汽油車的使用成倍。（3）1912年，查爾斯·科特林發(fā)明了汽車發(fā)動機起動機。汽油車更具有吸引力。（4）亨利-福特以大批量流水線生產(chǎn)方式生產(chǎn)汽油車使得汽油車價格低廉。1912年電動車售價1750美元，而汽油車只要650美元。第一臺實用的內(nèi)燃機早在1673年，荷蘭科學(xué)家惠更斯就嘗試用火藥爆炸來推動活塞做功，為此他繪制了火藥發(fā)動機工作原理圖。1794年，英國人斯垂特首次提出了把燃料和空氣混合形成可燃混合氣以供燃燒的設(shè)想。1801年，法國人勒本提出了煤氣機的原理。1824年，法國熱力工程師薩迪·卡諾提出了著名的“卡諾循環(huán)”。1860年，比利時人雷諾爾制成了世界上第一臺實用的內(nèi)燃機，并進(jìn)行了小批量的生產(chǎn)。該發(fā)動機結(jié)構(gòu)類似蒸汽機，由臥式氣缸和雙向做功的活塞組成，每轉(zhuǎn)一圈做功兩次。使用滑閥控制空氣/煤氣的吸入和燃?xì)獾呐懦?。缺點是該發(fā)動機只有3%的效率。第一臺實用的四沖程內(nèi)燃機1861年，法國鐵路工程師羅夏發(fā)表了進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣等容燃燒的四沖程發(fā)動機理論。這一理論后來成為內(nèi)燃機發(fā)展的基礎(chǔ)。1861年，奧托通過對雷諾爾煤氣機的研究，制造出了他的第一種二沖程煤氣機。1864年，他與德國工業(yè)家朗根合作建立了道依茨公司，制造和出售這種煤氣機。該發(fā)動機在5年內(nèi)售出10000臺，在商業(yè)上獲得了巨大成功。1876年，奧托制成四沖程往復(fù)活塞式的單缸臥式煤氣機，運轉(zhuǎn)十分成功。該機功率為2.9kw，壓縮比為2.5，轉(zhuǎn)速為250r/min，燃燒效率比他的第一種發(fā)動機提高大約3倍。在以后的十幾年中，奧托共制造和出售了5萬臺這種內(nèi)燃機，總馬力達(dá)20萬以上。戴姆勒高速燃油發(fā)動機1883年底，戈特利布·戴姆勒的第一臺發(fā)動機試驗成功。這臺發(fā)動機為單缸臥式，采用了熾熱管點火器和控制閥兩項革新技術(shù)，轉(zhuǎn)速達(dá)到600r/min。1884年，他又研制出第二臺名為“立鐘的發(fā)動，質(zhì)量僅為60公斤，功率達(dá)到1馬力，轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分鐘。世界上第一臺V型發(fā)動機1889年6月9日，戴姆勒為新型的雙缸V型發(fā)動機申請了專利，此年2月得到批準(zhǔn)，這是世界上第一臺V型發(fā)動機，兩個氣缸夾角為17度，功率1.5馬力，轉(zhuǎn)速600r/min。狄塞爾發(fā)動機1890年，德國人狄塞爾經(jīng)過多年潛心研究，提出了壓燃式柴油機的理論。1892年申請了專利，于1893年制造了第一臺試驗樣機。該樣機的熱效率達(dá)到了26%，大大高于同時期的其他熱機。狄塞爾發(fā)動機需要借助高壓（7MPa）空氣將燃油噴入汽缸。因為當(dāng)時沒有高壓液體燃油泵，空氣噴射需要高成本的高壓空氣泵和大容積儲氣罐，限制了柴油機只能用于固定發(fā)電裝置和輪船。直到1920年，小型的高速壓燃發(fā)動機才開始用作汽車動力。狄塞爾晚年生活窮困潦倒，1913年10月1日在去英國參加盛典的途中，狄塞爾走出“德累斯頓”號輪船甲板，消失在海峽里，結(jié)束了他平凡而偉大的一生。汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動機1957年，德國人汪克爾發(fā)明了轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機。優(yōu)點：體積小重量輕、精簡結(jié)構(gòu)、均勻的扭矩特性、運行更安靜，噪音更小、可靠性和耐久性。缺點：密封難、油耗和排放高。汪克爾和他的首臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機世界上第一輛內(nèi)燃機三輪汽車1879年除夕之夜，卡爾-本茨的第一臺單缸臥式二沖程煤氣發(fā)動機原地運行試驗成功。1883年10月，卡爾-本茨建立了奔馳合伙公司——萊茵燃?xì)獍l(fā)動機廠。1885年9月，本茨研制成功第一輛三輪汽油機車，并于1886年1月29日，第一個向當(dāng)時的德國帝國專利局申請發(fā)明汽車的專利。后來這一天就被公認(rèn)為“汽車的誕生日”；同年11月2日，專利局正式批準(zhǔn)并授予了專利證書。該車發(fā)動機為單缸四沖程汽油機，功率0.9馬力，轉(zhuǎn)速300r/min。世界上第一輛內(nèi)燃機四輪汽車1885年，戴姆勒把他制造出的