汽车的发展历史.pdf

汽车如今是随处可见，并且充斥着人类文明的各个方面：大多人是为了出行方便，也有人为了生活，享受高档汽车的舒适，也有作为生产力工具，当然少不了作为竞速工具的赛车了。然而你可知汽车已经有两三百年的历史了，如果算上发动机的历史，时间会更久远。1680 年，英国著名科学家牛顿设想了喷气式汽车的方案，但是牛顿是理学家，因此并未付诸实践，所以未能制成实物。之后又经历了蒸汽机的发明与改进、蒸汽时代的到来，汽车才逐渐有了它的身影。1771 年法国工程师尼古拉约瑟夫曲尼奥设计了一辆自身动力的道路载具，这被公认为汽车发展的起点。他设计的是一辆蒸汽驱动的三轮车，在正前方有一个硕大的锅炉，热气通过两个气缸扑哧扑哧的推动前轮转动，驾驶员用一对别扭的手柄控制方向。但这种设计非常不实用，未能在法国投入使用。由于尼古拉的发明未能普及，所以发明汽车的中心很快转移到了英国，到 1801 年，理查特里维西克在坎伯恩开出了一辆名为“喷气鬼”的陆上蒸汽机车头，有 4 个轮子，巨大的气缸通过杠杆驱动两个后轮。在设计上，它的形象是基于汽车和火车头之间，甚至能像火车头一样喷出汽笛。它能乘坐 8 人，时速达到了 13 公里，有了足够的使用价值。于是以此为基础，19 世纪的汽车开始在方方面面展开革新。但毫无疑问最关键的革命是在 1876 年，德国工程师尼古拉斯奥拓发明的四冲程循环内燃机，我们在中学物理课上就已经了解过它的原理：在下行吸气冲程中，活塞扩大气缸容积，并吸入可燃气和空气，在上行压缩冲程中活塞压缩可燃混合气使其升温，在下行做功冲程中电火花点燃可燃混合气，气体膨胀推动活塞做功，最后在上行排气冲程中，废气从气缸内排出，回到初始状态。除此之外，汽车研发还有一个必须解决的技术难题，两列平行轮子在拐弯时必须有不同的转速。马车的车轮可以在车轴上自由滚动，这无所谓，但汽车的车轮要输出动力，必须跟随车轴转动，也就必须有机构能向两侧车轮输出不同的动力，这就是根据行星齿轮制成的差速器了。在此基础上德国汽车工程师卡尔奔驰在1885年制造出了奔驰一号，并在一年成功申请了专利，就被视为第一款使用的内燃机汽车。然后到 1894 年，奔驰又研发了 4 轮汽车，奔驰双轮。同年在法国路易斯热内潘哈德和艾米尔莱瓦索发明的手动挡变速器，它能灵活的改变发动机输出的转速和力矩。阿尔弗雷德瓦契伦又用方向盘代替了复杂的手柄，由此驾驶变得轻松起来。1906 年，米其林发明了容易拆换的汽车钢圈，充气橡胶轮胎普及，从此汽车再也不怕颠簸了。与此同时汽车制造业也迈入了新时代。1903 年，新成立的福特汽车公司就研发了汽车生产流水线，必须解决的手工制造的低产率，给汽车的平面化铺平的道路，到 1914 年优化的流水装配线已经可以在 93 分钟内生产一部汽车。福特 t 型车在 17 年内疯狂销售 1500 万辆，售价从 825 美元压低到 290 美元，仅相当于今天的 3300 美元，是竞争对手的 10%左右。这款四气缸一体引擎的汽车是 20 世纪最有影响力的型号，但它仍然延续着马车的基本形状，方方正正。所以从视觉上考虑更有意义的设计是罗马尼亚设计师奥雷尔在 1923年左右设计的流线车身。他将挡泥板收进车身，将辐条用轮毂盖罩住，使发动机在与前挡风平滑过度，并收紧了车尾，构成一种大头皮靴式的外观，结果这辆车的阻力系数降到了惊人的 0.28，与今天的保时捷卡雷拉相当。受此启发，30 年代以后的汽车设计更加注重空气动力学了。1934 年美国克莱斯勒的气流可能是第 1 款量产的流线型汽车。然后大众汽车 1937 年在德国成立，立刻投产了家喻户晓的甲壳虫，二战后这种经济耐用车在百废待举的欧洲销量大开，从 1938 年到 2003年，甲壳虫一共生产了 21,529,464 辆，冠绝历史。战后的和平与繁荣也让汽车发展进入了成熟的黄金时代，最显著的特征是车辆的外形。车门外的踏板完全消失，挡泥板尽可能收进车身。随着热冲压成型技术广泛应用，车身各处平滑过渡浑然一体，所有品牌的汽车在技术成熟的同时也达到了外观的趋同。汽车制造业的成熟进一步推动汽车文明逐步征服全球。2009 年中国汽车的销量突破 1300 万辆，超越美国成为全球最大的汽车市场。同年中国汽车生产量达到了 1379 万辆，超越日本成为世界最大的汽车生产国。然而随着汽车日益普及，用车问题也不断凸显，违章年检，加油补换驾照，等一系列问题困扰着车主。毫无疑问，随着科技的发展，汽车必然还会进步。也许是能源方便，也许是外形方面，甚至是从路上飞到天上都是可能的。那么这些都是基于我们的科技的。营造一个好的科研环境，吸引更多的人来研究和关注科学，历史才会大步向前。