自行车

    从“快步机”到自行车
    今天，为了适应人们生活水平的逐步提高，各种新颖别致的自行车：山地车、淑女车、赛车等，层出不穷。从力学和工艺方面来说，自行车实在是最简练的东西。现在的自行车既轻便又灵活，巧妙地利用了三角形结构，没有无用的构件，似乎没有改进的余地了。那末，自行车是谁发明出来的呢？
    大胆的设想世界上的双轮车，最初都是两个车轮左右对称的，这样的车子走起来比较平稳。后来有人提出了一种设想：把两个轮子一前一后放在一条直线上。这个想法一提出来就遭到许多人反对，他们说：这是不可能的，要不摔倒才怪呢！然而，有人却大胆地提出了挑战。
    15世纪时，意大利伟大的艺术大师兼著名的科学家达?芬奇曾设计出了两轮前后在一条直线上的“自行车”，并绘制了设计图（一说是他的徒弟绘制的）。意大利的达?芬奇博物馆收藏了这幅珍贵的设计图，该图绘制极其精巧，设计图中居然使用链条来带动后轮，和现代的自行车原理差不多。这真是个了不起的设想。
    那末，自行车是怎样从纸上的设计图一步步地变成今天这种样子的呢？
    从第一辆木制自行车问世至今已经历了两个世纪了。在这两个世纪中自行车经过多次改造，才变得像今天这样美观而又实用。
    木制自行车最初的自行车并不是像今天的自行车那样由钢铁制造的，而是用木材制成的。
    1790年，法国的吉布拉克伯爵首先制出了一辆木制自行车。他这辆木制自行车构造比较简单，两个轮子用一根木棍连接起来，既没有转向装置，也没有使车子前进的驱动装置。骑车时，人的两只脚都着地，靠两脚用力蹬地使车子向前转动。车子要拐弯了，骑车人要临时挪动前轮。现在看来，这的确有些太笨了。可是当吉布拉克伯爵兴高采烈地骑着他这辆木制自行车到公园去兜风时，在场的人都大吃一惊，大家都被这新奇的“玩艺儿”弄得目瞪口呆。
    虽然这辆木制自行车比较简单，却打开了许多人的眼界。
    过了20年，德国的扎玛埃尔布伦又造出了一辆木制自行车，取名“步行趣马”。第二年，德国的威廉?福克也制造了一辆木制自行车，取名为“快步机”。
    有一天，福克骑着他的“快步机”到郊外去试车，后面跟着许多看热闹的人。只见他两脚在地上一蹬，立即收起双腿，木轮向前滚动了几圈，接着，福克再蹬一下，轮子又向前滚动了几圈。结果累得福克满头大汗，气喘吁吁。在场的人议论纷纷，有一个人在人群里高叫着：“算了吧！这活见鬼的东西，还是我的双腿跑得快！”他的喊声引得人群中发出了一阵讥笑。
    后来，法国的尼埃普斯、米迪、吉鲁姆和马伊亚，英国的劳森，德国的德莱土，俄国的阿尔塔诺夫等许许多多人，都继续进行类似的研究，都为现代自行车的出现立下了丰功伟绩。其中德国护林宫德荣立男爵于1818年发明了带车把的木制自行车，解决了自行车的转向问题，使自行车骑起来方便多了。
    德莱士是巴登人，1813年后在一片林区当森林监督。他成年累月他在茫茫林区奔走，餐风露宿，十分辛苦。有一天，德荣立在森林里走累了，就坐在一根被伐倒的圆木上休息。他唱着歌，身子不由前后来回晃动着。唱着，晃着，身下的那根圆木便随着他身子的摇晃来回滚动……德莱士常年在山地林区工作，滚动现象对他来说并不陌生，他想：“无论是山石还是圆木，只要滚动起来，朝前运动的速度就会成倍增长。”想着想着，一个新奇的念头在他的脑海里闪耀：要是利用滚动的原理制造出一种既不用任何燃料又方便灵活的车子来帮助自己行走，该多好啊！
    回到家以后，德莱土动手研制起这种滚动式自行车来。不几天，车子造好了。他制造的车子有一个木架，架子中间有一个座椅，座椅前安上一个把手，木架的后面是一前一后两个可以滚动的轮子。
    不久，人们看见德莱土坐在一个带轮子的水架上“奔跑”着，速度非常快。这时，一个好胜的年轻人护足力气跟德莱土赛跑，追了好长时间，怎么也跑不过德莱土。看热闹的人纷纷欢呼起来，为德莱土喝彩，“飞毛腿，飞毛腿！”人们都这样称赞他。“飞毛腿”本是人类远古时代的梦想，此时人们在德莱士身上看到了希望。
    对于今天的人们来说，德莱土骑车的模样和动作真有点儿滑稽，只见他手扶把手，两脚一左一右地不停地蹬地，仿佛划船一样。由于脚的蹬动，两个轮子便飞快地滚动起来，载着德莱士快速向前。显然，骑这种车子要比一般的跑要快和省力得多，特别是下坡的时候，不用脚蹬地，车子照样可以快速前进。
    德莱土给自己的车子起名叫“奔跑机”。这也是世界上最早的自行车之一。
    1821年，有位英国人又制造出了一种通过用手旋转前轮而行进的车子，不久他又将行进方式改为脚踏。
    到了1830年，法国政府首次决定改进德莱土的自行车，作为邮差的交通工具。于是，世界上第一批为人们生活服务的自行车出现了。
    一次次突破1839年，苏格兰有一位铁匠名叫麦克米伦，他发明了一种新型自行车。这种车子前轮小后轮大，车轮仍是木制，但却包以铁皮，在前轮上装有脚踏和曲柄连杆以便带动后轮，车头上亦有车柄可供改变行进方向，坐垫舒适但较低。骑这种自行车时，两脚就不需要蹬地了，不光速度加快了，而且因为设有车柄，还可以自由转向，这可以说是自行车发展史上的一次突破。麦克米伦制造的第一辆自行车现保存在伦敦科学技术博物馆。
    到了1861年，法国的比埃尔?米逊和他的儿子又进～步改进，制造出带有踏板的、曲柄直接固定在前轮上，通过曲柄使车轮旋转前进的自行车。
    比埃尔父子俩是怎样改进自行车的呢？比埃尔出生在法国东部的小工业城市巴尔迪克，小时候家中生活贫苦，十几岁就担起了生活的重担。开始，他先在巴黎的马车制造厂当童工，后来自己开 了个小小的制锁作坊。他很聪明能干，从小就喜欢摆弄机器一类的玩艺儿。
    有一天，一个朋友托比埃尔修理一辆自行车，他给朋友修好了车之后，让儿子试试车。儿子试车时觉得两只脚没处放很难受，于是父子俩就共同研究，终于发明了带曲柄的踏板自行车。比埃尔父子制造的这种自行车当时叫“速步机”，很受欢迎，第二年一年就制造了140多辆，1865年又制造了400多辆，而且销路越来越广。这样，三年后这位重工出身的比埃尔创办的自行车厂就具备了相当的规模，光职工就发展到300多人。
    比埃尔的创造产生了很大影响。从那以后，自行车在英、德、法、美等国都逐渐被广泛地应用了起来，各种经过改进的自行车也相继出现了。
    1869年雷诺型自行车诞生。这种自行车用钢自代替了木轮，用车辐条拉紧车轮，车架也改用钢管制作，轮子上改装上了实心轮胎。这种车子比以前的自行车轻便多了，这可以算作又一次重大突破。但由于它选用的轮胎是实心的，而那时的道路又多铺着鹅卵石或石板，因此自行车在路上跑起来咯咯作响，颠得很厉害，所以有人风趣地称它为“露骨器”。
    车轮一样大小好我们今天见到的自行车两个车轮一样大，按车轮的外径分类：26英寸的Dq“二六车”，28英寸的Dq“二八车”。60年代以后，又出现了20英寸和16英寸等微型小轮自行车，因为它们式样新颖，价格低廉，小巧轻便，很受欢迎。这些自行车的一个共同特点，就是两个车轮大小相等。这在现在已经是一个普通的常识了。
    但是，人们并不是一开始就认识了这个问题的。两个车轮从大小不等到大小相等，中间经过了一百多年的认识和实践的过程。
    1870年，英国人斯塔莱和希尔曼为了用直接传动来克服“速步机”传动速率较低的缺点，设计了一种前轮直径为150厘米，后轮直径仅为50厘米的“高轮车”。它的速度虽然增加了，但由于这种车子难于掌握平衡，很不安全，所以，当时欧美各．国曾一度开设了许多自行车驾驶培训学校来训练人们如何掌握自行车驾驶技术。
    1881年，史密斯机械公司为了解决“高轮车”的安全问题，又设计了一种与上面那种车子相反的前轮小、后轮大的“星型”自行车。这种车采用了操纵杆式的结构。
    就这样，经过多次试验，多次失败，1885年，英国人斯塔里仔细研究了已经出现的各种车子的优缺点，参照我们后面将要介绍的英国人劳森的发明，制造出了一辆由链条带动后轮，前、后两轮大小一样的车子。为了在前轮与后轮大小相同的情况下提高速度，必须使后轮的转数比脚蹬子的转数多。
    此后，斯塔里还设计了使鞍座、脚蹬子、车把、前后轮的回转轴五点相互构成三角状的结构。这确实是合乎结构力学的原理的，所以直至今日自行车基本上都采用这种构造。
    斯塔里发明的这种轻便实用的自行车被人们称为“安全车”，出现后不久即在欧洲风行起来。人们在实践中体会到：还是车轮直径相等好。链条自行车最早的链条自行车是英国的劳森于1879年发明的。由于旧习惯的影响，他当时制造的自行车仍然是前轮大后轮小，劳森最大的功绩在于第一次采用了链条和齿轮驱动后轮的方式，这不仅大大提高了自行车的速度，而且使车子提高了安全性能，从而使自行车向现代化迈进了一大步。
    在以后的五六年中，又有一些人发明了各种类型的自行车，他们都想在前人的基础上，使自己的车子更安全些。例如装有防震装置的自行车，袋鼠型自行车，以及三轮自行车等等。一直到1885年上面我们已经讲过的英国人斯塔里才在前人取得的成果的基础上，经过了多次改进，创制出了闻名一时的安全自行车。这种车几乎具备了现代自行车的一切特点，不仅采用了链条、齿轮和传动车轮的轴皮，还采用了滚动轴承。和现在的自行车不同的是：它还没有从鞍座到下托架之间的对角线型管，同时，前轴叉管不是曲管，而是直管，车轮上仍然装着实心橡胶轮胎，更没有充气的内胎。
    后来，有人将前叉由直型改成曲型，链条外又装上了链盒，接着车架也逐渐变成了菱形。这样，自行车的外形就和现代的自行车非常相似了，并且逐渐成了真正实用的交通工具。
    充气内胎的出现1887年的一天，英国贝尔发斯特的一所学校要举行自行车比赛，许多人踊跃报名参加，同时带来了各式各样的自行车。其中有一名叫L?B?邓洛普的学生为了在比赛中取胜，事先已和父亲一起千方百计地对自己的车子进行了改进。当时的车子因为都是实心橡胶轮，跑起来震得厉害，老邓洛普想，如果能在车轮外加点有弹性的东西，不是可以防止震动了么？最后，他在花园里找到了一段给花浇水用的胶皮管子，他紧紧扎住胶皮管子的两头，然后把它绑在了儿子自行车的轮子上。
    开始比赛了，其他学生骑着各式各样的装着实心橡胶轮的车子，颠颠簸簸地前进着，有的被震得疼痛难忍，有的摔倒了，惟独L?B?邓络普的车子轻而易举地遥遥领先，博得了全场的一片掌声。
    由于有了这个大胆的创举，L?B?邓洛普第二年就离开了学校，专门从事制造充气轮胎的工作了。从此，自行车再也不被称为“震骨器”了，这使自行车的实用价值大大提高，迅速发展为人们喜爱的交通工具之一。
    从此，全世界千百万人，无论是男人、女人还是大人、孩子，都把自行车作为轻便的交通和运输工具。后来，世界上还进而出现了自行车运动员和自行车运动协会。