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100多年的車輪知識

汽車 更新时间:2024-12-19 10:42:04

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(1)

  輪子,是人類最偉大的發明之一。

  從物理上來說,輪子的運作非常省力,它大大地提升了人類的工作效率。

  有人曾做過一個實驗,一塊490公斤的大石頭,用不同的方式來移動,分别需要多大的力量。

  結果發現,當這塊石頭沿着采石場地面移動時,需要344公斤的推力;當它沿着木闆地面移動時,需要296公斤的推力。

  如果将大石頭放在直徑7.6cm的輪子上進行滾動,那麼它在地面移動時,隻需要15公斤的推力;而在木闆上移動時,隻需要10公斤的推力。

  由此可見,輪子将動力效果神奇地提升了将近30倍。

  從原創性上來說,輪子堪稱機械之母。沒有輪子,就沒有人類的機器時代。

  在車輪出現之前 在車輪出現之前,人們是用橇來移動重物的。

  早在公元前7000年左右,人們就在木闆上系着繩子,拖着橇來搬運重物。這和雪橇的原理一樣,比人直接肩挑、手提、背馱、頭頂更容易些。後來馴養了大型動物之後,人類便讓牛、馬這些家畜來拉木闆。

  但是在泥濘的道路、坡路、崎岖不平的道路上拖木闆就沒那麼容易了。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(2)

  古埃及人建金字塔

  古埃及人巧妙地解決了這個問題。

  他們使用了在木闆下面墊上圓木的方法來移動重物。

  金字塔就是利用該方法,将沉重的石頭移動而建成的。

  最早的“有輪車輛” 100多年的車輪知識(車輪趣味史)(3)

  最早的“有輪車輛”符号

  具體是誰将“橇”和“輪”結合在一起,發明了自由轉動的“輪子”,現在已無法考證。

  但最早在公元5500年左右,在兩河流域美蘇爾文明的烏魯克城邦伊南娜神廟裡,出現了“有輪車輛”的證據。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(4)

  這是一種笨重的實心木輪,因為材料和加工工藝的問題,絕大多數都由三塊木頭拼起來,然後通過木制橫梁加以固定。

  類似的設計雖然看似笨拙卻足夠簡單有效耐用,因而在很多偏遠地區一直沿用了數千年之久。

  有了輪子,并不一定有車子。因為車輪的運動,還需要一定的動力。車輪的出現,與古代人類馴化大型動物有關。

  現代考古發現,在距今17000年前,石器時代的狩獵者就已經給馴化過的野馬帶上籠頭,但車輪的出現卻是較晚的事情。

  馬基本上是與青銅器時代一起到來的。在馬車出現之前,車子主要是用牛拉動的。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(5)

  大約在公元前2000年左右,馬被馴化并用于拉車。

  當馬遇見了輪子,馬車便出現了。

  相對于此前用于運輸貨物且行動遲緩的牛車和驢車,馬車的速度和機動性得到了大幅提升。

  從這一點看,也可以看出輪子與車的關系,即沒有适合拉扯的馴化動物,也就沒有車。

  不過中國人在古代發明了獨輪車,靠人力就可以驅動一個輪子的車。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(6)

  淮海戰役中,人民群衆推着獨輪車為解放軍運糧食

  這一點比較特别,因為在世界其他地方都沒有出現過獨輪車。

  獨輪車在中國有着非常悠久的曆史,直到現在,在偏遠的山區,還有獨輪車的存在。陳毅元帥就曾說過,淮海戰役是用獨輪車推出來的勝利。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(7)

  美洲的羊駝,又名“草泥馬”

  人類學家戴蒙德在《槍炮、病菌與鋼鐵》一書中認為,在哥倫布發現新大陸之前,美洲之所以沒有輪子和車,是因為缺乏驅動輪子的馴化動物。

  因為美洲缺乏适合拉扯的牛和馬,隻有身體弱小的羊駝。因為沒有輪子和車,美洲文明一直處在一種比較低級的原始狀态。這也從反面證明了輪子對人類文明發展的重要性。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(8)

  輻條輪

  馬車出現後,車輪就開始廣泛使用,并很快走向成熟,最大的變化就是輻條輪的出現。

  之前圓木形狀的輪子雖然結實,但很笨重。

  牛、馬要想拉車走得更遠,就必須減輕輪子的重量。

  因此,公元前2000年左右便出現了挖掘圓木内部形态的輪子。這就是輻條輪。

  它比圓盤形輪子輕,滾動速度快,沖擊吸收力也強。

  輻條輪式通過将木頭加熱彎曲、拼接成一個閉合的輪圈,以四到八根木制輻條代替笨重的木盤,輻射狀固定于中央的輪毂,并最終支撐起輪圈。

  古代亞述和埃及的車輪輻數在4~8之間;中國早期的車輪輻數多在18~30之間,老子就在《道德經》中說:“三十輻共一毂,當其無,有車隻用”(《老子》十一章)。

  因為車輪的出現,人類将運輸效率提升了十幾倍。這種劃時代的變革,具有無法估量的曆史意義。

  在火車和汽車普及之前,馬車一直是主要的運輸和交通工具。

  早期馬車主要是運來拉貨,後來用來載人,于是在歐洲有了越來越豪華的四輪馬車。

  與歐洲的四輪馬車相比,中國的雙輪馬車,從秦漢到清末,2000多年幾乎沒有多少改變。

  現代火車的誕生 經過幾個世紀的積累和醞釀,工業革命終于在18世紀爆發,馬車上的西歐率先進入現代社會。

  随着蒸汽機時代的到來,馬車也終于結束了自己的曆史使命。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(9)

  因為火車誕生了。

  1825年9月27日,斯蒂芬森駕駛自己設計制造的“旅行号”蒸汽機車,裝載着90噸貨物和450名乘客,以時速20公裡的速度,駛進了一個全新的輪子時代。

  蒸汽機時代的鋼鐵車輪,徹底改變了這個世界。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(10)

  瓦特蒸汽機普及之後,很快便被裝在車上,取代馬作為車子的驅動力。

  在鐵路火車出現的同時,一些蒸汽機車也被用于普通道路交通。這遠在内燃機出現之前。“汽車”原意即蒸汽機車。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(11)

  中國第一條鐵路——吳淞鐵路

  在斯蒂芬森首次駕駛蒸汽機車的51年後,英國人用兩根鐵軌将吳淞和上海連接起來,用來牽引列車的蒸汽機車被命名為“天朝号”,時速達40公裡。

  這條中國最早的鐵路,不久便被清政府以28萬兩白銀買去,然後予以拆除。因為當時的中國人認為火車是一種“妖物”,而鐵軌破壞了風水。

  直到光緒七年(1881年),一條鐵路終于在北方鋪設成功,隻是上面滾動的鐵輪子仍由騾子拉動,故稱“馬車鐵路”。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(12)

  在姜文的電影《讓子彈飛》的開頭,就出現過“馬拉火車”這種荒誕不經的場景,隐喻的就是當時中國社會處在一種新舊沖撞的矛盾狀态。

  火車的出現,使“日行千裡”變成了現實。過去從蘇州到上海,坐船需要三天時間。

  20世紀初滬甯鐵路開通後,乘火車隻需要兩個多小時。如今坐高鐵從蘇州到上海,僅需要半個小時。

  自行車時代 作為近現代社會最常用的交通工具,自行車大概是人類發明的最成功的人力機械之一。

  它的各項零件都屬于簡單機械,可就是這些簡單機械經過技術組裝,就能誕生成一部複雜機械。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(13)

  自行車最早的雛形——木馬輪

  根據相關記載,自行車最早的雛形是由法國西夫拉克伯爵在1790年組建的“木馬輪”。

  木馬輪其實就是将兩個輪子裝在木馬上,騎在上面的人需要自己用腳撥地才能前行。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(14)

  德賴斯雙輪木馬

  第一輛可證實、被實際使用過的自行車,是德國人馮·德賴斯男爵所發明的。

  1816年,德國貴族馮·德賴斯男爵在西夫拉克發明的基礎上,增加了可控車把,便成了“德賴斯雙輪木馬”。

  這輛自行車幾乎全部由木頭所制作,重達22公斤,帶銅襯套的輪毂軸承,後輪刹車。據報道,德賴斯在1917年6月12日于曼海姆首次展示了這輛自行車,并在不到1個小時的時間裡騎着它駛過了13公裡的道路。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(15)

  德賴斯雙輪木馬,相比傳統的木馬輪,整體重量比較輕,很像成人版的兒童玩具,因此很受當時人們的歡迎。

  當時買了德萊斯雙輪木馬的花花公子們,紛紛跑到公園和人行道裡騎行。因此,德賴斯雙輪木馬又被當時的人們稱為“花花公子馬”。

  到了1820年,米蘭、倫敦、紐約、費城等很多城市都禁止這種機器上街。很快,德賴斯雙輪木馬就被人們遺忘了,退出曆史舞台。

  19世紀上半葉,人類進入一個快速發展的蒸汽機時代。蒸汽火車能将人們帶向更遠的地方,人們的遠行再也不必完全依賴馬匹。很自然地,人們也很快遺忘了那個簡單、輕便、靠人力驅動的德賴斯雙輪木馬。

  曆史在這裡出現了一個很奇怪的錯層,蒸汽火車和鐵路的發明居然先于腳踏自行車。

  正是因為這種錯層的存在,才導緻德萊斯雙輪木馬遭受了短暫的冷遇——它沒有腳踏闆,所以從嚴格的意義上講,它不能算是自行車。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(16)

  兒童平衡車

  很有意思的是,曾經一度被遺忘近200年的德賴斯雙輪木馬,現在又迎來一次潮流複興。

  作為玩具車自行車,它是一種很适合幫助孩子學步、掌握平衡的工具。

  在如今幼兒玩的“平衡車”上,我們依舊能看到德賴斯雙輪木馬的身影。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(17)

  震骨車

  1861年,法國人米肖父子改造了德國人德賴斯發明的自行車,這個工具在1868年巴黎博覽會上被展出,引發了一波“自行車熱”。

  米肖父子在德萊斯機的前輪上裝上了轉動的曲柄和踏闆,“腳踏兩輪車”誕生了。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(18)

  附加的腳踏意味着騎行者的雙腳可以在騎行時全程離開地面了。

  米肖自行車采用木頭框架和馬車車輪,腳踏闆安裝在前輪的曲軸上,後輪略小于前輪,車架上安裝了車座,同時車座與車架之間填充了中間厚兩端薄的闆簧。輪胎采用的是鐵箍帶,可以保護木頭的邊緣。

  這種輪胎有兩個缺點,一方面路面不平會帶來颠簸感,另一方面在硬路面騎行時會降低抓地力。

  因為騎行時會震得全身骨頭咔咔作響,所以當時的人們給它取了一個沿用至今的名字:震骨車。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(19)

  而且這種車子車輪尺寸相當大,車身太高,上下車都很不方便。在騎行時,雙腳需要盡量向前伸,非常沒有安全感。騎這種車子要身懷絕技,騎行者騎它更像是在玩雜技。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(20)

  19世紀70年代中期,震骨車逐漸被華麗的高輪車取代,這種自行車被稱為“便士法新”,也被後人稱為“大小輪車”,特點就是前輪很大,後輪很小。

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  便士法新的曲軸直接裝在車軸上,腳踏闆蹬一圈,車輪就旋轉一周,所以想要速度更快,就需要使用更大的車輪。

  随着車輪越來越大,為了降低重量,這時候開始在這種自行車使用鋼絲輻條,輪胎也用薄橡膠帶。鋼絲輻條和薄橡膠帶的使用大大的增強了減震功能。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(22)

  騎便士法新,很容易從車上摔下來

  但是便士法新獨特的外形讓它成為複古和另類的代名詞,它像是一個異類,甚至讓人覺得是一種誤入歧途的發明。

  因為它太怪異了。盡管它取代了震骨車,但騎行它依舊很不方便,騎行者很容易從車上摔下來。

  一直到19世紀80年代,随着鍊傳動、充氣輪胎和變速齒輪的發明,自行車才進化出與現代自行車相差無幾的形态。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(23)

  約翰·坎普·斯塔利

  1885年,約翰·坎普·斯塔利(John Kemp Starley)制造出第一輛真正意義上的現代自行車。

  他稱之為“羅孚安全自行車”(Rover Safety),這實際上就是一輛現代自行車。

  自行車的終極形态終于面世了。

  在整個20世紀,自行車的基本形狀基本保持不變。

  在過去的一個世紀裡,自行車不變的外形,也解釋了為什麼現在我們覺得騎自行車是一件很質樸的事情。

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  羅孚安全自行車

  無論外觀還是騎行感受,羅孚安全自行車都跟現代自行車很相似。

  這輛自行車的兩個車輪尺寸差不多,裝配的車座和車把高度也很合理,并且還搭載了鍊傳動後輪。相比較于震骨車和便士法新,羅孚安全自行車的确更安全,速度也更快。

  1887年,一位蘇格蘭獸醫,名叫約翰·博伊德·鄧祿普(John Boyd Dunlop),發明了充氣輪胎。不錯,這個鄧祿普正是現在鼎鼎大名的鄧祿普輪胎創始人。

  這兩項創新——安全自行車和充氣輪胎——徹底改變了自行車。至此,自行車完成了其進化過程。我們現在騎的自行車,多多少少都有羅孚安全自行車的影子。

  20世紀:自行車的普及和流行 在20世紀初到二戰結束的這段時間裡,城市自行車是最流行的交通工具。

  即便是在摩托車和汽車問世之後的許多年裡,它們依然是主要的交通工具之一。

  說起自行車的普及和流行,就不得不提咱們中國了。

  據史料記載,自行車傳入中國最早是在19世紀60年代。上海是近代中國自行車保有量最大的城市。1898年,《申報》刊發文章《腳踏車将來必盛行說》,大膽預言:自行車“必将大興于中國”。

  自行車是中國第一個普及型工業品,在上個世紀七八十年代,自行車一度和縫紉機和手表一起被視為“三大件”,是家庭财富的象征。

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  浩浩蕩蕩是自行車大軍,曾是中國城市的一道風景

  到了1980年代末,中國自行車保有量達到5億輛,成為名副其實的“自行車王國”。在當時的上海、北京等大城市,早晚高峰時期,浩浩蕩蕩的自行車大軍成為當時中國城市的一大獨特景觀。

  随着各種現代化交通工具的普及,自行車漸漸從通勤工具變成了一種休閑活動和運動項目。近些年,戶外騎行公路車,居家騎行動感單車,成為一種時尚潮流。

  動感單車時代 輪子發明之初,是為了提升移動效率,節省力量。幾千年前的古人肯定難以想象,輪子不僅能節省力量,也會消耗力量。當人們騎上車,不是為了去遠方,也不是為了節省體力,而是為了消耗多餘的熱量時,室内動感單車便應運而生。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(26)

  1993年,南非自行車手 Jonathan Goldberg 在一次車禍之後,為了避免意外的再次發生,他将訓練場地搬到了室内。

  為了,他設計了一台可調節阻力,模拟真實路面狀況,并結合了音樂、視覺效果的室内健身單車,不僅如此,他還為此專門制定了一系列的運動課程,堪稱是世界上最早的動感單車教練。

  自此,單車作為一種有效健身方式進入大衆視野,爾後在短時間内快速風靡全球。

  他将定制的訓練計劃與設備與朋友和鄰居進行分享,并受到了他們的歡迎與喜愛。所以在接下來的幾年,他不斷的優化訓練計劃和設備,并想到與音樂相結合,動感單車誕生了。

  動感單車最初定位是長耐力選手作為戶外自行車的替代品(不受戶外環境的影響,全年都可訓練),之後随着越來越多健身房與課程的推出,逐漸被大衆所接受作為日常運動。

  而騎行動感單車,也因為其高效燃脂效果(半小時可消耗300~500大卡卡路裡)而風靡全球,備受很多有減肥、塑形需求人士的喜愛。

  飛輪的作用 100多年的車輪知識(車輪趣味史)(27)

  動感單車的飛輪

  動感單車的主要運動方式就是騎行,但騎行體驗、燃脂效果如何,是與動感單車身上最重要的部件——飛輪直接相關的。

  飛輪一般位于動感單車的前側,相當于自行車前輪的位置。

  飛輪的主要功能,是通過自身的慣性來“蓄能”。在騎行動感單車時,當我們向下踩動時,為飛輪提供了轉動的動力,而在平移和擡腿時,是由已經轉動起來的飛輪來帶動我們的雙腿,保證我們能勻速地騎行。

  戶外騎行時,慣性的産生主要依賴人和單車的自重,而室内騎行時,依賴的是飛輪的轉動。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(28)

  慣性的作用是雙向的,飛輪一方面在平移和擡腿時依然可以幫助我們的雙腿保持速度,另一方面,在比較激烈的站姿騎行中,如果沒有飛輪幹預,加速過快,我們就會有一腳踏空的錯覺。

  總之:提供足夠大的慣性,保證我們騎行更順暢,就是飛輪的核心作用。

  此外,飛輪還會和阻力系統配合,模拟公路騎行的不同路況。例如阻力小=下坡,阻力适中=平路騎行,阻力大=上坡,阻力越大,我們感受到的坡度越大。

  騎行時在不同阻力之間不斷切換和跳躍,可以達到間歇性強度訓練(HIIT)的效果,而HIIT是公認減脂效率最好的運動方式。

  飛輪的重量、尺寸以及材質都實實在在地影響着騎行體驗。同樣重量下,尺寸越大,慣量越大,飛輪越穩。

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(29)

  TANGO 音樂飛輪

  關于飛輪的尺寸同樣沒有統一的算法或标準,但按照材質的密度,達到15kg以上的重量時,飛輪的直徑一般也超過了40cm。

  像 TANGO 音樂飛輪這樣高端豪車級的動感單車,飛輪采用的是全精鋼材質,能為騎行帶來更大的慣量和更順暢的體驗。

  未來社會,人人都要靠騎動感單車攢裡程嗎? 從最原始的木輪到如今的飛輪,一部輪子的發展史,就是一部人類的文明史。以前,人們用輪子,是為了來節省能量;現在,人們騎行動感單車,是為了消耗能量。這種極具反差意味的對比,恰恰表明了人類社會的進步。

  不妨暢想一下,在未來社會,人類還需要輪子嗎?

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(30)

  科幻影視劇《黑鏡》劇照

  科幻影視劇《黑鏡》第一季第二集《1500萬的價值》,就為我們展現了一個虛拟的未來社會景象:

  故事裡的人,被困在一個四周都是屏幕的房間裡,每天的主要工作就是瘋狂騎動感單車賺取裡程,騎一公裡賺一塊錢,人們靠着騎單車攢下的裡程支付生活、娛樂所需的費用。人而且,騎單車的工作是淘汰制的,太胖騎不動的人就會被派去做保潔。

  《1500萬的價值》隐喻的是一個高度“娛樂至死”的消費主義社會,人們辛辛苦苦賺錢,然後再将錢和僅剩的時間花費在娛樂和消費上。這樣的社會其實已經到來了,想一想,當代社會打工人的命運,不就是如此嗎?

  100多年的車輪知識(車輪趣味史)(31)

  好在,有一些事情我們還是能自己掌控的。比如說:身材。

  想要一副好身材,其實隻要做好兩項即可:健康的飲食、适量的運動。

  同樣是騎動感單車,騎行 TANGO 音樂飛輪,每天隻需要花15分鐘,就能燃燒150~200大卡的卡路裡,對于運動習慣的養成和身材控制,幫助作用極大。

  而且,和《黑鏡》裡那種枯燥、痛苦,純粹為了攢裡程的動感單車騎行相反,騎行 TANGO 音樂飛輪是一項非常快樂的運動。

  生活就是這樣,一些微小的改變,能帶來更多的正向反饋,引發更大的改變。

  魯迅先生曾經說過,“不滿是向上的車輪”。

  當你對你的身材、你的生活不滿時,也就意味着你要開始積極向上,蹬車輪了。

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