1.1.1 车轮和车
(1)车轮的发展
车轮是人类在搬运东西的劳动实践中逐渐发明的。随着生产工具的改进,人类猎取的东西多了,把它们运到目的地就困难了。于是有人就想出了主意,从地上拣了几根折断的粗树枝,用藤蔓将这些树枝连接在一起,然后把猎物放在上面,双手抓住两根长树枝拖着走,这比用肩扛背驮轻快多了。还有人把两根木棍并排起来,中间系一块布,双手持两棍一端,拖着另一端走。上述这些,就是人们最初发明的一种“轻橇”,它的特点是借助滑竿在地上滑动来节省体力。大约在公元前4000年,北欧人发明了更具实际意义的“橇”,人类用滑动实现了运输方式的第一次飞跃。
大约在人类发明“橇”后1000年,中亚人发明了车轮,从此人类有了一种新的移动方式,那就是用“滚动”代替“滑动”,实现了运输方式的第二次飞跃,大大提高了运输效率。最早的车轮是用粗圆木制作的(图1-1)。后来车轮的制造工艺有了很大发展,“木直中绳,车柔(róu)以为轮,其曲中规。”这是《荀子·劝学》中对古人制造车轮的描述,古时候车轮的结构大致由辋、毂、辐3部分组成(图1-2),这种结构减轻了车轮的自重又增加了强度。辋就是车轮的外圆,类似于现在的外胎,毂就是车轮中心的原木,起固定支撑作用,辐就是辋与毂之间连接的木棍。最早的车轮都是用木头制作的,并在周朝出现了用油脂做轴承的润滑材料。后来随着钢铁的出现,木轮发展成为钢制轮,外加橡胶轮胎,内充空气,车轮日臻完善。
图1-1 实心木轮
图1-2 古代车轮
(2)车辆的发展
车辆几乎是与车轮同时出现的,我国是最早使用车辆的国家之一。传说在5000年前,黄帝就制造了车辆,古时用“轩辕”代指车辆,所以,黄帝又称为“轩辕黄帝”。“轩”是古代一种带有帷幕而前顶较高的车,“辕”是车的纵向构件,指车前驾牲畜的两根直木。不过,黄帝造车的传说迄今尚未找到确凿的史料。
“车”字的解析
据《左传》记载,在夏朝初大禹时代,奚仲制造出世界上第一辆车(马车),设有车架、车轴、车厢,为保持平衡,采用左、右两个轮子。《墨子·非儒》中也提到“古者羿作弓,杼作甲,奚仲作车,巧垂作舟”。可见奚仲造车的说法较为可信。河南安阳殷墟遗迹中的车马表明商朝的车是单辕两轮车,甲骨文中“车”字的许多造型可为佐证(图1-3)。
图1-3 “车”字的发展
当马遇见了车辆,马车出现了。马车的历史极为久远,直到19世纪,马车仍然是城市中十分重要的交通工具,其中欧洲主要使用的是四轮马车(图1-4),而中国使用的主要是两轮马车(图1-5)。春秋战国时期,马拉的兵车(图1-6)是军队的主要作战工具。各诸侯国大量制造兵车,像秦、楚等强国的兵车数量超过千辆,因此有“千乘之国”之称,这是军事实力的体现。
图1-4 欧洲四轮马车
图1-5 中国两轮马车还原图
秦始皇在统一六国之后,为了强化国家对地方的控制能力,大力修筑“驰道”,以保证运输通畅,还实施“车同轨”,统一车辆的轮距,大大减少了运输成本,提高了运输效率,这可以说是世界上最早的车辆标准化法规。从现在的角度来看,“车同轨”使秦驰道可以通向全国各地,秦驰道类似于现在的“高速公路”。
图1-6 古代兵车想象图
(3)自动车辆的尝试
尽管古代的人们对车辆不断进行改进探索,但人力车或者畜力车的速度和载重量总是受到很大限制,无法满足人类的需求和生产力的发展。制造出多拉快跑的自动车辆,一直是人类的梦想。14世纪至16世纪的文艺复兴促进了欧洲的思想文化和科学技术走向繁荣,欧洲的车辆制造技术也飞速发展,欧洲人开始了制造自动车辆的大胆尝试。
1420年,英国人发明了一种滑轮车(图1-7)——人坐在车内,借用人力使绳子不停地转动滑轮,从而提供前进所需的动力。车虽然动了起来,但由于人力有限,这辆车的速度不能充分地得以提升,比步行还要慢。1600年,荷兰人西蒙·斯蒂芬制造了一辆双桅风帆车(图1-8),其依靠风能驱动,对风向和风力的要求比较严格。1649年,德国的一个钟表匠汉斯·赫丘制造了一辆发条车(图1-9),但是这辆发条车的速度不到1.6km/h,而且每前进230m,就必须把钢制发条卷紧一次,这个工作的强度太大了,所以发条车也没有能够得到发展。
图1-7 英国的滑轮车
图1-8 荷兰的双桅风帆车
图1-9 德国的发条车
以上关于“自动车辆”的尝试,都因为存在种种问题而失败了,其实问题的关键就在于缺少长效而稳定的动力装置。