汽车的诞生与发展

汽车的诞生与发展陆地运输工具的演化过程车轮的演化发现最早的车辆公元前2500年，苏米尔人的战车，出现在美索不达米亚。转轴转向的四轮车最早的前轴可以旋转的车是由西欧的塞尔特（Celt）人制造的。后来罗马人对塞尔特人的四轮车进行了改进，用旋转式前轴转动方向，用整片的轮辋与轮毂增加强度，用包有金属边的轮箍减少摩擦，使四轮马车的性能大为提高。此后的1000多年里，这种用作长途运输的马车成为世界各国的主要运输工具。代比约马车的平面图，公元前1世纪

前轴转向车辆前轮转向车辆欧洲早期使用的四轮马车十六世纪的欧洲已经进入了"文艺复兴"的前夜，思想文化和科技的进步与繁荣，促进了车辆制造技术的迅速发展，赶上并超过了中国。此时，欧洲重点发展了四轮马车，特别是其带弹簧减震，前轴用于转动，装饰豪华，乘坐起来非常舒服。中国古代的车相传，4600年前，黄帝创造了车。出于纪念黄帝的功绩，后人称他为“轩辕黄帝”。轩，古人对直木之称；辕，对横木之谓，直木、横木架在轮子上，成了一辆雏形车。夏朝的奚仲造车据英国科学史家李约瑟考证的结论，约在四千五百年到三千五百年前，中国出现了第一辆车子。中国有关车辆的最早史料记载见于《左传》。公元前2250年夏朝初期的大禹时代，车正（专司车旅交通，车辆制造的官）奚仲制造出世界上第一辆新型车子，有车架、车轴、车厢等，为保持平衡，采用了左右2个轮子。由于车有两轮，且两轮相对，故称“车两”。随时间推移，“车两”叫俗了，就叫“车辆”了。河南安阳殷墟出土的车马坑安阳殷墟的考古发掘表明，我国在商代晚期已使用双轮马车。从出土的二轮单辕马车看，在3000多年前我国造车的技术水平已经相当高了。甲骨文中的“车”东周时期大型车马坑春秋战车的效果图当时，车的数量是国力的象征。《论语·季氏》：“齐景公有马千驷”，就是说齐景公有1000辆车和4000匹马，4马加1车称为“一乘”，所以又有了“千乘之国”的说法。六艺驾车

周朝古礼中有“六艺”之说，这“六艺”，指的是礼节、音乐、射箭、驾车、书写、计算，可见，会驾车在周朝那个时代已经成为了一个人学识和身份的标志。始皇东巡千古一帝秦始皇，统一中国后出台了一系列改革措施，其中有一项对于推动中国古车向前发展起了重要作用，那就是统一了道路和车轨宽度，便利了交通往来，使车的作用得以更好地发挥。秦皇陵铜车马秦始皇陵出土的立车秦始皇陵出土的安车独轮车在汉魏时期，盛行独轮车。独轮车在当时是一种极经济而应用很广的交通运输工具，在交通运输史上是一项十分重要的发明。《三国演义》中所着力描述的“木牛流马”，据许多人研究，就是一种独轮车。中国独轮车(1905)在独轮车上使用风帆则是一个伟大的经典之作。记里鼓车公元3世纪时，我国汉朝杰出的科学家张衡发明了举世闻名的记里鼓车——由击鼓的次数就可以了解已行走了多少路程。它是现代车辆计程仪的始祖，充分体现了我国古代机械技术的高超水平。指南车三国时期的马钧发明了指南车。指南车除用齿轮传动外，还有自动离合装置，是利用齿轮传动系统和离合装置来指示方向。指南车和记里鼓车我国著名科技史学家王振铎依据多年研究成果和文献记载，复原制作了记里鼓车和指南车的模型，现收藏于中国国家博物馆。自走式车辆的幻想与探索滑轮车，制造于1420年。发条车，德国人汉斯-郝丘制造于1649年。蒸汽机的发明1688年，法国物理学家德尼斯·帕潘，曾用一个圆筒和活塞制造出第一台简单的蒸汽机。这是第一次将汽缸、活塞机构、蒸汽冷凝形成真空原理，运用于蒸汽机，为以后活塞式蒸汽机的发展开辟了道路。但是，帕潘的发明没有实际运用到工业生产上。1698年，英国人托马斯·塞维利制成了世界上第一台实用的蒸汽提水机，并取得标名为“矿工之友”的英国专利。蒸汽机的发明１７12年，托马斯·纽可门经过长期研究，综合帕潘和塞维利发明的优点，创造了空气蒸汽机。该机即被用于矿井的排水。性能：每分钟往返16次，每往返一次可将45.5升水提高到46.6米。瓦特改良蒸汽机瓦特改良蒸汽机的三次技术革新第一次革新：1769年制造出第一台装有分离冷凝器的蒸汽机，比纽可门的蒸汽机在热效率上提高了2/3，但在性能上还无法作为真正的动力机，没有引起社会的关注。第二次革新：1781年，研制出了一套被称为“太阳和行星”的齿轮联动装置，终于把活塞的往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动。同年，他为了使轮轴的旋轴增加惯性，从而使圆周运动更加均匀，瓦特还在轮轴上加装了一个火飞轮。由于对传统机构的这一重大革新，瓦特的这种蒸汽机才真正成为了能带动一切工作机的动力机。第三次革新：１７８２年，瓦特改进了汽缸的结构，形成双向汽缸，从而使功率一倍。同时，首次引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽。双向高压蒸汽机发明后，纽可门蒸汽机完全成为瓦特蒸汽机。从此，瓦特蒸汽机得到了更广泛的应用，成为改造世界的动力。瓦特改良蒸汽机瓦特蒸汽机工作演示瓦特的蒸汽机蒸汽机汽车的发明1769年，法国军事工程师尼古拉斯·古诺，经过六年苦心研究，成功地制造出世界上第一辆完全依靠自身动力行驶的三轮车。古诺蒸汽机汽车整车结构特点：车身框架用硬木制成，由三个一人多高的铁轮支撑。车的前面放着容积为50L的梨形大锅炉，锅炉后边有两个容积为11加仑的汽缸。前轮既是驱动轮又是转向轮。整车尺寸参数：车长7.32m，车宽2.2m，前轮直径1.28m，后轮直径1.5m。使用性能参数：每前进12—15min，需停车加热15min，运行速度为3.5—3.9km/h。由于前轮上压着很重的锅炉，所以操纵转向杆很费力。世界上第一起机动车交通事故由于操作困难，1771年，古诺驾驶他发明的蒸汽机汽车在试车途中下坡时撞到了石头墙上而毁坏。这也是世界上第一起机动车交通事故。古诺的蒸汽车经改进后，时速达9.5km，可牵引4.5t货物。古诺蒸汽汽车的意义古诺的发明是古代交通运输工具（人力、畜力和风力为动力）与近代交通运输工具（机器为动力）的分水冷，具有划时代的意义。古诺蒸汽机汽车的出现，是汽车发展史上的第一个里程碑。古诺的尝试给后来者以极大的启发和激励。18世纪末在欧美各国，出现了一个研究和制造蒸汽基汽车的热潮，各种用途的蒸汽机汽车相继问世。蒸汽机汽车的发展1801年，英国的工程师理查德·特雷维西克制成一辆大型三轮蒸汽机汽车。这是世界上第一辆乘用车，也是20年后才出现的蒸汽机公共汽车的先驱。至此,蒸汽机汽车逐渐成熟，开始进入实用阶段。采用后轮驱动，前轮转向，后轮直径达2.5m。该车可乘坐8名乘客，时速9.6km/h，在坡道上可持续行驶6.4公里，蒸汽机汽车的发展1833年，英国人沃尔特-汉考克制成了性能更好的蒸汽公共汽车，开始在伦敦及近郊各地开始营运。该车可以乘坐14名乘客，时速32km/h，营运后很受欢迎。1825年，英国的哥尔斯瓦底·嘉内制造出一辆18座、车速19km/h的蒸汽机公共汽车。1826年，嘉内开始了从伦敦到巴斯的公共汽车运输业务。这是世界上最早的具有营业性质的公共汽车。蒸汽机汽车的缺点由于结构笨重，再加上其自身结构性能不好，从而造成制动困难，转向不灵活；由于结构笨重，容易压坏路面，所以蒸汽汽车的使用对当时的道路破坏严重；蒸汽机耗煤量较大，行驶时冒出浓浓的黑烟，明显影响了乘坐的舒适性和道路环境；起动时间太长，天冷时需要长达45min，造成启动不便。一次加水行走的距离较短，给蒸汽机汽车长距离行车造成不便。蒸汽炉压过高，容易发生锅炉爆炸事故。电动汽车的发明史蓄电池的发明电动机的发明电动汽车的发明电动汽车的发展与繁荣电动汽车的衰落蓄电池的发明1800年，亚历山大·伏特制成了人类历史上最早的电池，后人称之为伏特电池。它的发现是蓄电池发展的重要里程碑。1830年，威廉姆·斯特金解决了伏特电池的弱电流和极化问题，使电池的使用寿命大大延长。1836年，约翰·丹尼尔进一步改进了伏特电池，提高了伏特电池的稳定性，后人称之为丹尼尔电池。它是第一个可疑长时间持续供电的蓄电池。1859年，贾斯顿·普兰特发明了一种能够产生较大电流的可重复充电的铅酸蓄电池。之后，铅酸蓄电池得到了广泛的应用。在使用中，早期铅酸蓄电池所暴露出来各种问题，在后续应用中不断得到改进，蓄电池的容量和稳定性得到了很大提高，从而为电动汽车的发展铺平了道路。电动机的发明1831年，英国人米歇尔·法拉第在他建立的电动机的实验室模型的基础上，发现了电磁感应定律。1831年，美国人约瑟夫·亨利改进了法拉第电动机，使用电磁铁代替永久磁铁，提高了输出功率，从而向实用电动机发展跨出了重要一步。1834年，德国人莫里茨·赫尔曼·冯·雅可比对亨利电动机作了重要革新，制成了第一个电动机样机。他把水平的电磁铁改为转动的电枢，并加装了换向器。1838年，制造出世界上第一台实用直流电动机，安装在船上，并试航成功。从此，电动机就完成了从实验室模型到实用电动机的转化。电动汽车的发明1834年，英国人罗伯特-安德森发明了第一辆电动汽车。随着世界上第一台电动车的出现，开启了新技术在电动汽车上的应用之门。1842年，美国人托马斯·达文波特和英国人罗伯特·戴维森一起制造出了世界上第一辆真正实用的电动汽车。他们初次使用的是不可充电电池。1847年，美国人摩西·法莫制造了第一辆以蓄电池为动力可乘坐两人的电动汽车。电动汽车的发展与繁荣1881年11月，法国人古斯塔夫·特鲁夫在巴黎展出了一台电动三轮车。加上乘员后总重量达到了160千克，时速达到了12千米。1882年，威廉姆·爱德华·阿顿和约翰·培理也制成了一辆电动三轮车，车上还配备了照明灯。这辆车的总重量提高到了168千克，时速提高到了14.5千米。随后的1890年，威廉姆莫瑞逊在美国制造了一辆能行驶13h、车速为14mile/h的电动汽车。1891年，美国人亨利·莫瑞斯制成了第一辆电动四轮车，实现了从三轮向四轮的转变，这是电动车向实用化方向迈出的重要一步。电动汽车的发展与繁荣1895年，由亨利·莫瑞斯（HenryMorris）和皮德罗·沙龙（PedroSalom）制造的ElectrobatⅡ，安装了两台驱动电机，能以20mile/h的速度行驶25mile。1897年，美国费城电车公司研究制造的纽约电动出租车实现了电动车的商用化运营。1899年4月29日，由比利时人卡米勒·杰纳茨驾驶的一辆子弹头型电动赛车，创造了时速为68mile（110km）的世界纪录。这也是世界上第一辆时速超过100公里的汽车。1899年，贝克汽车公司在美国成立生产电动汽车。公司生产的电动赛车的车速能超过120km/h，而且是第一辆座位上装有安全带的乘用车。1900年，BGS公司生产的电动汽车创造了单次充电行驶180mile的最长里程纪录。电动汽车的发展与繁荣19世纪末期到1920年是电动车发展的一个高峰。据统计，到1890年在全世界4200辆汽车中，有38％为电动汽车，40％为蒸汽车，22％为内燃机汽车。到了1911年，就已经有电动出租汽车在巴黎和伦敦的街头上运营。美国首先实现了早期电动车的商业运营，成为发展最快、应用最广的国家。据统计，1912年，在美国登记的电动汽车数量达到了34000辆。电动汽车产销量在1912年达到最大，在20世纪20年代仍有不俗表现，但是到了20世纪30年代，电动汽车几乎消失了。电动汽车的衰落原因（1）到20世纪20年代，美国的道路交通系统得到很大改善，导致对长距离运输车辆的需求。燃油汽车的续驶里程是电动汽车的2—3倍。（2）在美国得克萨斯州发现了石油，使得汽油价格下跌，大大降低了汽油车的使用成倍。（3）1912年，查尔斯·科特林发明了汽车发动机起动机。汽油车更具有吸引力。（4）亨利-福特以大批量流水线生产方式生产汽油车使得汽油车价格低廉。1912年电动车售价1750美元，而汽油车只要650美元。第一台实用的内燃机早在1673年，荷兰科学家惠更斯就尝试用火药爆炸来推动活塞做功，为此他绘制了火药发动机工作原理图。1794年，英国人斯垂特首次提出了把燃料和空气混合形成可燃混合气以供燃烧的设想。1801年，法国人勒本提出了煤气机的原理。1824年，法国热力工程师萨迪·卡诺提出了著名的“卡诺循环”。1860年，比利时人雷诺尔制成了世界上第一台实用的内燃机，并进行了小批量的生产。该发动机结构类似蒸汽机，由卧式气缸和双向做功的活塞组成，每转一圈做功两次。使用滑阀控制空气/煤气的吸入和燃气的排出。缺点是该发动机只有3%的效率。第一台实用的四冲程内燃机1861年，法国铁路工程师罗夏发表了进气、压缩、作功、排气等容燃烧的四冲程发动机理论。这一理论后来成为内燃机发展的基础。1861年，奥托通过对雷诺尔煤气机的研究，制造出了他的第一种二冲程煤气机。1864年，他与德国工业家朗根合作建立了道依茨公司，制造和出售这种煤气机。该发动机在5年内售出10000台，在商业上获得了巨大成功。1876年，奥托制成四冲程往复活塞式的单缸卧式煤气机，运转十分成功。该机功率为2.9kw，压缩比为2.5，转速为250r/min，燃烧效率比他的第一种发动机提高大约3倍。在以后的十几年中，奥托共制造和出售了5万台这种内燃机，总马力达20万以上。戴姆勒高速燃油发动机1883年底，戈特利布·戴姆勒的第一台发动机试验成功。这台发动机为单缸卧式，采用了炽热管点火器和控制阀两项革新技术，转速达到600r/min。1884年，他又研制出第二台名为“立钟的发动，质量仅为60公斤，功率达到1马力，转速600转/分钟。世界上第一台V型发动机1889年6月9日，戴姆勒为新型的双缸V型发动机申请了专利，此年2月得到批准，这是世界上第一台V型发动机，两个气缸夹角为17度，功率1.5马力，转速600r/min。狄塞尔发动机1890年，德国人狄塞尔经过多年潜心研究，提出了压燃式柴油机的理论。1892年申请了专利，于1893年制造了第一台试验样机。该样机的热效率达到了26%，大大高于同时期的其他热机。狄塞尔发动机需要借助高压（7MPa）空气将燃油喷入汽缸。因为当时没有高压液体燃油泵，空气喷射需要高成本的高压空气泵和大容积储气罐，限制了柴油机只能用于固定发电装置和轮船。直到1920年，小型的高速压燃发动机才开始用作汽车动力。狄塞尔晚年生活穷困潦倒，1913年10月1日在去英国参加盛典的途中，狄塞尔走出“德累斯顿”号轮船甲板，消失在海峡里，结束了他平凡而伟大的一生。汪克尔转子发动机1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机。优点：体积小重量轻、精简结构、均匀的扭矩特性、运行更安静，噪音更小、可靠性和耐久性。缺点：密封难、油耗和排放高。汪克尔和他的首台转子发动机世界上第一辆内燃机三轮汽车1879年除夕之夜，卡尔-本茨的第一台单缸卧式二冲程煤气发动机原地运行试验成功。1883年10月，卡尔-本茨建立了奔驰合伙公司——莱茵燃气发动机厂。1885年9月，本茨研制成功第一辆三轮汽油机车，并于1886年1月29日，第一个向当时的德国帝国专利局申请发明汽车的专利。后来这一天就被公认为“汽车的诞生日”；同年11月2日，专利局正式批准并授予了专利证书。该车发动机为单缸四冲程汽油机，功率0.9马力，转速300r/min。世界上第一辆内燃机四轮汽车1885年，戴姆勒把他制造出的