科普-中华学生百科全书-第124部分
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件结合处需要润滑的地方，以减少金属零件之间由于摩擦而产生的热量。传
动系统的作用是将曲轴输出的动力传至后轮，是汽车发动系统中的一个重要
机制。
汽车开动以后如何自由停止呢？这是一个非常重要的问题。否则便会发
生严重车祸。于是出现了不断完善的制动系统。一般来说，汽车每一只车轮
上都有一个脸盆一样的制动鼓同车轮一起流动。制动鼓内壁的制动蹄片，当
司机踩下制动踏板即“脚刹车”时，制动液通过管路将压力传到制动蹄片上。
制动蹄片在制动液作用下张开，贴在制动鼓内壁上。蹄片与鼓发生摩擦，从
而使车辆转速下降或停止。
制动的基本原理是增加行驶车轮的摩擦系数，达到制动的目的。而从动
力来源区分，又可分为气压动力系统与液压动力系统两大类别。
汽车的造型艺术
造型设计是人类的一种艺术创造活动。汽车造型设计的发展，是随着汽
车工业的发展而发展的。如开始脱胎于马车形体，而设计出“无马的马车造
型”；后来，随着机械工业、冶金工业的发展，特别是冲压技术、焊接技术
的突破，加上空气动力学理论的研究成果，使汽车的造型脱离了“马拉车”
的原始状态，车头与车身趋向一体，车身材料也由金属代替了木材；接着，
时髦线型设计即个性风格设计风靡一时，出现了工艺美术设计概念，即“车
身外型应当符合现实要求，不应当使物体的形状统治人们，而应当使人们独
立于体现着时髦式样的物体”。于是出现了设计要体现实用需要与精神需要
相结合的概念，体现使用者生活方式的概念，体现工业技术水平和民族、国
度文化特色的概念，从而构成汽车造型艺术发展的一些基本规律并由这些基
本规律形成了汽车造型艺术发展的 5 个历程。
马车型汽车
世界上第一辆汽车是卡尔·本茨于 1885 年制造出来的三轮汽车。这辆车
前轮比后轮小，发动机位于后轮的上方，其设计还没有摆脱马拉车的基本形
体，故称为“马车型汽车”。
最初类似马车型的汽车，发动机的功率仅有 1～2 马力，只能乘坐 2～3
人。为方便起见。汽车没有门窗与车棚，汽车的造型基本上沿用了马车的造
型，被人们戏称为“无马马车”。
箱型汽车造型
马车型汽车一般都是敞篷或活动布篷的，很难抵挡风雨侵袭。为改善乘
坐条件，1915 年福特公司生产出一种新型 T 型车。这种车的车室部分方方正
正，并且装有门、窗，所以称之为“箱型汽车”。箱型汽车确立了以后汽车
的基本造型。
早期的箱型汽车以福特新 T 型最为著名。
甲虫型汽车
1934 年，美国的雷依教授采用风洞和模型汽车测量了空气阻力系数，不
久，又有更多的航空流体力学学者从事于汽车车身空气阻力的研究，后来，
他们的研究成果被用在汽车设计和生产上，终于出现了甲虫型汽车。
船型汽车
船型汽车是美国福特汽车公司集中技术力量，经过几年努力于 1949 年推
出的一种新型汽车，起名为“福特 V8 型汽车”这种车型设计，首先注意到把
人体工程学应用于汽车设计，并从理论上解释了两轮之间的乘坐位置的颠簸
最小以及车室后部空间过大会影响驾驶员视野等问题，因此，将乘员舱置于
前后轮之间，前面是发动机室，后面为行李舱，车型类似于船型，故称为“船
型汽车”。
鱼型汽车
鱼型汽车由船型汽车发展而成。它基本上保留了船型汽车的优点，如车
室宽大，视野开阔，侧面形状阻力小，舒适性好，行李舱容积增大等，同时
为克服船型汽车车尾过分向后伸出、形成阶梯状的背部，在高速时会产生较
强空气涡流的缺点，设计者逐渐将后窗倾斜，而倾斜的极限便是类似鱼脊的
快背式，故称之为“鱼型汽车”。鱼型汽车背部与地面的角度较小，尾部较
长，围绕车身的气流比较平顺，涡流阻力较小。所有这些都远远超过了甲虫
型汽车。最早问世的鱼型汽车是美国通用公司的别克牌小客车。
楔型汽车
楔型汽车的特征是：散热器罩做成横宽型，上下很窄，发动机罩向前倾
斜，行李舱高度增加，尾部是割尾的快背式或半背式，车底平坦，侧面看，
好像楔子一样。
科技之子——火车和铁路
马车和石轨
车轮和路面越坚硬，车轮运动起来越省力。所以，古代人们用坚硬的石
头铺路。要考察轨道的历史，恐怕只有到欧洲去找。
也许是受古罗马和希腊人用坚硬的石块铺城市街道的启示吧，人们发
现：不需要在车辆经过的路面全都铺上石头，只需要在车轮经过的地方铺上
就行了，于是有了轨道的雏形。这种铺设方式特别适合野地里临时铺设道路。
其实最早的轨道不是凸出的，而是凹下去的。生活在农村的人可能注意
到：雨后车辆沿着车辙行走轻松多了。古希腊人因此在石铺的街面上凿出槽
来，甚至凿出错车道来。在这上面行驶的马车按现在的叫法恐怕应该叫有轨
马车了。
与现代的钢轨相近的首先是石轨。后来开始改变为用硬木架在横木（相
当于现在的枕木）上做成的轨道。并将马车的车轮挖成凹形，正好嵌在木轨
上，以免越轨。这是一个了不起的进步。不仅车在木轮上行驶轻快多了，而
且由于车轮的特殊加工也使得车辆运行起来安全多了。
也许正因为如此，这种马车和轨道便被广泛应用了。特别在矿山用得最
多了。我们知道：即使是现在开矿，也得用在钢轨上行驶的矿车将煤或其他
矿石从地下坑道里拉到地面上来。在没有蒸汽机作动力的时代，人们就用马
拉着马车在轨道上运矿。
早期运矿的石轨是在 16 世纪从德国引入英国的，这还多亏了英国女王伊
丽莎白的谋求富强的新政策。到 1660 年，英国纽卡司安坦矿山才首先开始将
石轨改为木轨。以后，英国人发明了蒸汽机这样一种全新的动力，很自然地
想到了用它来代替马。所以在随后开始的工业革命中，英国人首先发明实用
的机车并将它投入商业运营，这一点也不奇怪。
史蒂芬逊与火车
人类的聪明才智和不懈的努力使得人类得以不断地发明创造新东西来弥
补旧东西的缺陷。17 世纪，人们用木轨代替石轨，为弥补木轨容易磨损的缺
陷，人们又发明了铁轨。铁轨的发明，得益于一个偶然的机会。1767 年，英
法殖民战争结束后，由于军需锐减，使得铁价猛跌。一家生铁公司的老板想
把铁贮存起来等价格上涨以后再卖。他的聪明的女婿想了个办法，把铁铸成
条状铺在工厂的路面上。后来大家发现车辆在这上面行驶格外地省力，于是
便萌发了造铁轨的念头。
如果没有铁轨以及后来出现的钢轨，那么沉重的蒸汽机车在什么东西上
行驶就是个问题了。因为木轨恐怕承受不了它那笨重的身躯。
我们知道，自瓦特于 1765 年发明了改进的蒸汽机后，英 国首先开始了工
业革命。蒸汽机被广泛地用于各种场合。但是，蒸汽机与“轨道上的马车”
结合则是 19 世纪初的事。在为此做出努力的众多的先驱当中，特别值得一提
的是英国人特里维西克和史蒂芬逊。
现在人们都知道：史蒂芬逊是蒸汽机车之父，而很少提到特里维西克。
但事实上，在史蒂芬逊之前，特里维西克就制造了蒸汽机车，虽然还没有达
到实用的水平，但他的工作对于别的从事这方面的工作的人不无启发。而且
还对蒸汽机做了重大改进。
最早的蒸汽机车，往往机身过大，推力太小，要爬陡坡时往往要几台机
车推动。因为这些机车所用的蒸汽机是利用蒸汽冷凝后产生的真空来推动活
塞的。特里维西克将它改为交替在活塞两边注入高压蒸汽来推动活塞，从而
使得推力大为增加。尽管如此，特里维西克总是不走运。他在 1801 年制造的
第一辆蒸汽机车在带着朋友去兜风时，中途停靠在一家饭店附近。在他吃饭
时，锅炉的水烧干后引起的大火将饭店和机车烧了个精光。在 1804 年，他取
得了小小的成功；他的机车载着 10 吨铁矿和 70 个人成功地以 8 千米的时速
运行了。但是这个速度太慢。在 1808 年，他又在伦敦的博览会上开着机车在
圆形轨道上做了载客表演。但仍未获得成功。后来有了史蒂芬逊的辉煌的成
功，他就更默默无闻了，直到 20 多年后他死于极度的贫困。
如果说特里维西克是失败的英雄的话，那么史蒂芬逊就是成功的骄子。
虽然他的道路并不平坦。
史蒂芬逊从小没上过学，14 岁即随父亲在煤矿做工。但他勤奋自学，甚
至不惜步行 1000 多里到瓦特的故乡去工作，以便弄清蒸汽机的构造和原理。
他潜心研究多年，其间有成功的喜悦，也有失败的痛苦。终于在 1814 年设计
制造了能实用的蒸汽机车。机车的车轮采用了杰索普发明的和轨道搭配的内
侧带轮缘的铁轮。但这辆车并不是很成功；车速太慢，噪声很大，加上烟囱
冒火。所以乘客往往“全副武装”；将头和脸蒙上，以免烧伤。史蒂芬逊也
因此遭到一些人的嘲笑。但他顶住了压力，继续执着于研制他的机车。终于
写下了蒸汽机车时代辉煌的第一页。
1825 年 9 月 27 日，当乔治·史蒂芬逊驾驶着他的“动力”号驶离达林
顿车站时，车站的观众心情无法平静。他们期望这次全长 19 千米的行程一帆
风顺，但谁也无法预料这载着 600 名乘客和大批货物的机车第一次行驶会发
生什么意外。3 小时后，当“动力”号顺利到达目的地斯克顿时，整个城市
沸腾了。人群的欢呼声、礼炮声、乐队的演奏以及教堂的钟声响成一片。标
志着一个新的时代开始的全新的交通工具就这样诞生了。从此以后，陆地运
输转入以铁路运输为主的时代。史蒂芬逊并没有停止前进。他和他的儿子罗
伯特研制的“火箭”号在 4 年后的从利物浦到曼彻斯的悬赏比赛中，以其高
速度、强牵引力和稳定的性能一举夺魁。史蒂芬逊和他研制的机车也载入了
史册。
列车的飞速变化
自史蒂芬逊后，蒸汽机车迎来了它的辉煌时期。在它的诞生地英国自是
不必说了。在其他地方，蒸汽机车也得到了飞速发展。特别值得一提的是美
国。
我们知道：美国是个年轻的移民国家。美国人似乎永远朝气蓬勃，对新
生事物永远充满浓厚的兴趣，而且特别喜好创新和冒险。当蒸汽机车从欧洲
传入幅员辽阔的北美大陆后，新的铁路公司如雨后春笋般一家家建起来。铁
路开始像蛛网一样布满美洲大陆。到 1836 年时长度已达 2036 千米。同年英
国才只有 720 千米。到 1860 年时，美国的铁路长度竟达到 4800 千米，24 年
翻了一番。同时，美国人并不是在简单地模仿。他们给机车的司机室装上了
顶棚和四壁，并装上了汽笛这种类似于汽车喇叭的东西。最重要的是他们发
明了转向架。我们可以设想一下：当所带货物增加时，车轮必然增加，若没
有转盘，在转弯时机车很容易出轨。有了这个转盘，机车便可拖上长长的车
厢像蛇一样灵活地在铁路上行驶了。在美国，还出现过一种地地道道的“美
式机车”。这种机车的前端装有像推土机的铲子一样的排障器，用以排除横
在铁路上的过去在美洲大陆常见的野牛一类的动物。
到 19 世纪末，蒸汽机车的发展到了顶峰。尽管人们不断地努力改进，但
蒸汽机车本身功率小，热效率低，而且蒸汽机车的速度达到每小时 80～100
千米后再也难以提高了。这也就意味着它该被新的机车淘汰了。实际上，没
有什么东西能够永远辉煌。当它发展到顶峰时，也就意味着它快被淘汰了。
当 20 世纪到来的时候，蒸汽机车便逐渐完成了它的历史使命，以它的慢速度
向博物馆开去了。而铁路运输开始了电力机车和内燃机车的新时代。
事实上，最早的电力机车和内燃机车都出现在上个世纪。电力机车先于
内燃机车。说到德国的西门子公司，恐怕很多人都知道。这是一家历史悠久、
世界闻名的公司。第一台电力机车就是由这家公司和哈尔斯公司在 1879 年 5
月制成并展出的。因为是试验展览性的，所以轨道做成椭圆形，长只有大约
300 米，由电压为 150 伏的直流电通过中间第三轨供 2 台 2000 瓦的直�
