從“快步機”到自行車範例

今天，爲了適應人們生活水平的逐步提高，各種新穎別緻的自行車：山地車、淑女車、賽車等，層出不窮。從力學和工藝方面來說，自行車實在是最簡練的東西。現在的自行車既輕便又靈活，巧妙地利用了三角形結構，沒有無用的構件，似乎沒有改進的餘地了。那末，自行車是誰發明出來的呢?

大膽的設想世界上的雙輪車，最初都是兩個車輪左右對稱的，這樣的車子走起來比較平穩。後來有人提出了一種設想：把兩個輪子一前一後放在一條直線上。這個想法一提出來就遭到許多人反對，他們說：這是不可能的，要不摔倒纔怪呢!然而，有人卻大膽地提出了挑戰。

15世紀時，意大利偉大的藝術大師兼著名的科學家達·芬奇曾設計出了兩輪前後在一條直線上的“自行車”，並繪製了設計圖(一說是他的徒弟繪製的)。意大利的達?芬奇博物館收藏了這幅珍貴的設計圖，該圖繪製極其精巧，設計圖中居然使用鏈條來帶動後輪，和現代的自行車原理差不多。這真是個了不起的設想。

那末，自行車是怎樣從紙上的設計圖一步步地變成今天這種樣子的呢?

從第一輛木製自行車問世至今已經歷了兩個世紀了。在這兩個世紀中自行車經過多次改造，才變得像今天這樣美觀而又實用。

木製自行車最初的自行車並不是像今天的自行車那樣由鋼鐵製造的，而是用木材製成的。

1790年，法國的吉布拉克伯爵首先製出了一輛木製自行車。他這輛木製自行車構造比較簡單，兩個輪子用一根木棍連接起來，既沒有轉向裝置，也沒有使車子前進的驅動裝置。騎車時，人的兩隻腳都着地，靠兩腳用力蹬地使車子向前轉動。車子要拐彎了，騎車人要臨時挪動前輪。現在看來，這的確有些太笨了。可是當吉布拉克伯爵興高采烈地騎着他這輛木製自行車到公園去兜風時，在場的人都大吃一驚，大家都被這新奇的“玩藝兒”弄得目瞪口呆。

雖然這輛木製自行車比較簡單，卻打開了許多人的眼界。

過了20年，德國的扎瑪埃爾布倫又造出了一輛木製自行車，取名“步行趣馬”。第二年，德國的威廉?福克也製造了一輛木製自行車，取名爲“快步機”。

有一天，福克騎着他的“快步機”到郊外去試車，後面跟着許多看熱鬧的人。只見他兩腳在地上一蹬，立即收起雙腿，木輪向前滾動了幾圈，接着，福克再蹬一下，輪子又向前滾動了幾圈。結果累得福克滿頭大汗，氣喘吁吁。在場的人議論紛紛，有一個人在人羣裏高叫着：“算了吧!這活見鬼的東西，還是我的雙腿跑得快!”他的`喊聲引得人羣中發出了一陣譏笑。

後來，法國的尼埃普斯、米迪、吉魯姆和馬伊亞，英國的勞森，德國的德萊土，俄國的阿爾塔諾夫等許許多多人，都繼續進行類似的研究，都爲現代自行車的出現立下了豐功偉績。其中德國護林宮德榮立男爵於1818年發明了帶車把的木製自行車，解決了自行車的轉向問題，使自行車騎起來方便多了。

德萊士是巴登人，1813年後在一片林區當森林監督。他成年累月他在茫茫林區奔走，餐風露宿，十分辛苦。有一天，德榮立在森林裏走累了，就坐在一根被伐倒的圓木上休息。他唱着歌，身子不由前後來回晃動着。唱着，晃着，身下的那根圓木便隨着他身子的搖晃來回滾動……德萊士常年在山地林區工作，滾動現象對他來說並不陌生，他想：“無論是山石還是圓木，只要滾動起來，朝前運動的速度就會成倍增長。”想着想着，一個新奇的念頭在他的腦海裏閃耀：要是利用滾動的原理製造出一種既不用任何燃料又方便靈活的車子來幫助自己行走，該多好啊!

回到家以後，德萊土動手研製起這種滾動式自行車來。不幾天，車子造好了。他製造的車子有一個木架，架子中間有一個座椅，座椅前安上一個把手，木架的後面是一前一後兩個可以滾動的輪子。[-(@_@)-]

不久，人們看見德萊土坐在一個帶輪子的水架上“奔跑”着，速度非常快。這時，一個好勝的年輕人護足力氣跟德萊土賽跑，追了好長時間，怎麼也跑不過德萊土。看熱鬧的人紛紛歡呼起來，爲德萊土喝彩，“飛毛腿，飛毛腿!”人們都這樣稱讚他。“飛毛腿”本是人類遠古時代的夢想，此時人們在德萊士身上看到了希望。

對於今天的人們來說，德萊土騎車的模樣和動作真有點兒滑稽，只見他手扶把手，兩腳一左一右地不停地蹬地，彷彿划船一樣。由於腳的蹬動，兩個輪子便飛快地滾動起來，載着德萊士快速向前。顯然，騎這種車子要比一般的跑要快和省力得多，特別是下坡的時候，不用腳蹬地，車子照樣可以快速前進。

德萊土給自己的車子起名叫“奔跑機”。這也是世界上最早的自行車之一。

1821年，有位英國人又製造出了一種通過用手旋轉前輪而行進的車子，不久他又將行進方式改爲腳踏。

到了1830年，法國政府首次決定改進德萊土的自行車，作爲郵差的交通工具。於是，世界上第一批爲人們生活服務的自行車出現了。

一次次突破1839年，蘇格蘭有一位鐵匠名叫麥克米倫，他發明了一種新型自行車。這種車子前輪小後輪大，車輪仍是木製，但卻包以鐵皮，在前輪上裝有腳踏和曲柄連桿以便帶動後輪，車頭上亦有車柄可供改變行進方向，坐墊舒適但較低。騎這種自行車時，兩腳就不需要蹬地了，不光速度加快了，而且因爲設有車柄，還可以自由轉向，這可以說是自行車發展史上的一次突破。麥克米倫製造的第一輛自行車現保存在倫敦科學技術博物館。

到了1861年，法國的比埃爾?米遜和他的兒子又進～步改進，製造出帶有踏板的、曲柄直接固定在前輪上，通過曲柄使車輪旋轉前進的自行車。

比埃爾父子倆是怎樣改進自行車的呢?比埃爾出生在法國東部的小工業城市巴爾迪克，小時候家中生活貧苦，十幾歲就擔起了生活的重擔。開始，他先在巴黎的馬車製造廠當童工，後來自己開 了個小小的制鎖作坊。他很聰明能幹，從小就喜歡擺弄機器一類的玩藝兒。

有一天，一個朋友託比埃爾修理一輛自行車，他給朋友修好了車之後，讓兒子試試車。兒子試車時覺得兩隻腳沒處放很難受，於是父子倆就共同研究，終於發明了帶曲柄的踏板自行車。比埃爾父子製造的這種自行車當時叫“速步機”，很受歡迎，第二年一年就製造了140多輛，1865年又製造了400多輛，而且銷路越來越廣。這樣，三年後這位重工出身的比埃爾創辦的自行車廠就具備了相當的規模，光職工就發展到300多人。

比埃爾的創造產生了很大影響。從那以後，自行車在英、德、法、美等國都逐漸被廣泛地應用了起來，各種經過改進的自行車也相繼出現了。

1869年雷諾型自行車誕生。這種自行車用鋼自代替了木輪，用車輻條拉緊車輪，車架也改用鋼管制作，輪子上改裝上了實心輪胎。這種車子比以前的自行車輕便多了，這可以算作又一次重大突破。但由於它選用的輪胎是實心的，而那時的道路又多鋪着鵝卵石或石板，因此自行車在路上跑起來咯咯作響，顛得很厲害，所以有人風趣地稱它爲“露骨器”。

車輪一樣大小好我們今天見到的自行車兩個車輪一樣大，按車輪的外徑分類：26英寸的Dq“二六車”，28英寸的Dq“二八車”。60年代以後，又出現了20英寸和16英寸等微型小輪自行車，因爲它們式樣新穎，價格低廉，小巧輕便，很受歡迎。這些自行車的一個共同特點，就是兩個車輪大小相等。這在現在已經是一個普通的常識了。

但是，人們並不是一開始就認識了這個問題的。兩個車輪從大小不等到大小相等，中間經過了一百多年的認識和實踐的過程。[-(@_@)-]

1870年，英國人斯塔萊和希爾曼爲了用直接傳動來克服“速步機”傳動速率較低的缺點，設計了一種前輪直徑爲150釐米，後輪直徑僅爲50釐米的“高輪車”。它的速度雖然增加了，但由於這種車子難於掌握平衡，很不安全，所以，當時歐美各.國曾一度開設了許多自行車駕駛培訓學校來訓練人們如何掌握自行車駕駛技術。

1881年，史密斯機械公司爲了解決“高輪車”的安全問題，又設計了一種與上面那種車子相反的前輪小、後輪大的“星型”自行車。這種車採用了操縱桿式的結構。

就這樣，經過多次試驗，多次失敗，1885年，英國人斯塔裏仔細研究了已經出現的各種車子的優缺點，參照我們後面將要介紹的英國人勞森的發明，製造出了一輛由鏈條帶動後輪，前、後兩輪大小一樣的車子。爲了在前輪與後輪大小相同的情況下提高速度，必須使後輪的轉數比腳蹬子的轉數多。

此後，斯塔裏還設計了使鞍座、腳蹬子、車把、前後輪的迴轉軸五點相互構成三角狀的結構。這確實是合乎結構力學的原理的，所以直至今日自行車基本上都採用這種構造。

斯塔裏發明的這種輕便實用的自行車被人們稱爲“安全車”，出現後不久即在歐洲風行起來。人們在實踐中體會到：還是車輪直徑相等好。鏈條自行車最早的鏈條自行車是英國的勞森於1879年發明的。由於舊習慣的影響，他當時製造的自行車仍然是前輪大後輪小，勞森最大的功績在於第一次採用了鏈條和齒輪驅動後輪的方式，這不僅大大提高了自行車的速度，而且使車子提高了安全性能，從而使自行車向現代化邁進了一大步。

在以後的五六年中，又有一些人發明了各種類型的自行車，他們都想在前人的基礎上，使自己的車子更安全些。例如裝有防震裝置的自行車，袋鼠型自行車，以及三輪自行車等等。一直到1885年上面我們已經講過的英國人斯塔裏纔在前人取得的成果的基礎上，經過了多次改進，創制出了聞名一時的安全自行車。這種車幾乎具備了現代自行車的一切特點，不僅採用了鏈條、齒輪和傳動車輪的軸皮，還採用了滾動軸承。和現在的自行車不同的是：它還沒有從鞍座到下托架之間的對角線型管，同時，前軸叉管不是曲管，而是直管，車輪上仍然裝着實心橡膠輪胎，更沒有充氣的內胎。

後來，有人將前叉由直型改成曲型，鏈條外又裝上了鏈盒，接着車架也逐漸變成了菱形。這樣，自行車的外形就和現代的自行車非常相似了，並且逐漸成了真正實用的交通工具。

充氣內胎的出現1887年的一天，英國貝爾發斯特的一所學校要舉行自行車比賽，許多人踊躍報名參加，同時帶來了各式各樣的自行車。其中有一名叫L?B?鄧洛普的學生爲了在比賽中取勝，事先已和父親一起千方百計地對自己的車子進行了改進。當時的車子因爲都是實心橡膠輪，跑起來震得厲害，老鄧洛普想，如果能在車輪外加點有彈性的東西，不是可以防止震動了麼?最後，他在花園裏找到了一段給花澆水用的膠皮管子，他緊緊扎住膠皮管子的兩頭，然後把它綁在了兒子自行車的輪子上。

開始比賽了，其他學生騎着各式各樣的裝着實心橡膠輪的車子，顛顛簸簸地前進着，有的被震得疼痛難忍，有的摔倒了，惟獨L?B?鄧絡普的車子輕而易舉地遙遙領先，博得了全場的一片掌聲。

由於有了這個大膽的創舉，L?B?鄧洛普第二年就離開了學校，專門從事製造充氣輪胎的工作了。從此，自行車再也不被稱爲“震骨器”了，這使自行車的實用價值大大提高，迅速發展爲人們喜愛的交通工具之一。

從此，全世界千百萬人，無論是男人、女人還是大人、孩子，都把自行車作爲輕便的交通和運輸工具。後來，世界上還進而出現了自行車運動員和自行車運動協會。