一直以来，人们都在寻找一种由人力驱动的、稳定，快速和高效节能的交通工具，让我们来看看这一切是如何开始的。

1790年代—开端

最早的由一人操控的两轮车长得像玩具，就是在固定的木框上放两个轮子。骑手要坐在木框上，然后拖动他的双脚才能向前走。

相传，这种两轮车是由法国手工艺人Médé de Sivrac发明的，但确切的发明者已无从得之。

这种工具有几个特点。首先，它缺乏稳定性，如果骑手两脚离地的话，他就会从车上摔下来。其次，它很难转弯。骑手要先下车把前轮抬离地面，然后才能转弯。同时，这样的动作要重复很多次，才能转好一个弯。就算是在地势不怎么崎岖的地方，这样的两轮车也很难前进。

1820年代—Velocifere

在说到这个发明前，我们有必要先了解一件事。1815年，印度尼西亚的坦博拉山（Mount Tambora）发生了火山爆发，于是，那一年的粮食收成很差，很多马因此饿死。

一个叫做巴伦·卡尔·冯·德莱斯（Baron Karl von Drais）的德国公务员希望能找到马的替代物。于是，他开始改进之前的两轮车，然后发明了后来被称作马形道具（Hobbyhorse）的自行车，别称是Draisene和Velocifere。这种自行车的速度可以达到每小时15千米。

它最重要的改进在于，发明者为自行车增加了一些接合处，使得前轮可以活动，后来还随着速度的提升增加了座椅靠背。不过，因为脚还是无法离地，这种工具骑起来依旧很颠簸。

1830年代—真正的自行车诞生

苏格兰铁匠麦克米伦（Kirkpatrik Macmillan）发明了真正意义上的自行车，像现在的自行车一样可以双脚离地行驶。

麦克米伦在自行车两侧放脚的位置边上加了控制杆。当一侧控制杆在车架上的时候，另一侧的控制杆会带动踏板。骑手只要踩踏板，自行车后轮的摇杆就会转动。这种自行车被称作Velocipede.

为了更好地了解它的原理，我们来看一下图示：

当4（摇杆）摆动的时候，2（曲柄）会旋转360度。

仔细看实体图你会发现，在中心靠近车轮的地方有一个黑色的部件，它通过线和手把相连接，这其实是第一个自行车刹车装置，因为随着速度提升，用脚来刹车显然变得更加困难。

1840年代—麦克米伦的失败

虽然麦克米伦的Velocipede是第一个真正意义上的自行车——骑手可以让双脚离地，自由穿行。但他在商业推广上却失败了——一辆自行车也没有卖出。大概是因为摆动双脚要比后来的旋转双脚要麻烦得多。

1870年代—米肖的Velocipede 

在接下来的四十年中，自行车并没有得到很大的发展，直到一个名叫皮埃尔·米肖（Pierre Michaux）的法国铁匠改进了踏板。他在前轮中加入了踏板—曲柄装置。

米肖的自行车和现在小朋友用的三轮车很像。此外，它还有一个特别的地方——米肖使用的是铁框木轮，非常颠簸，导致用户们把这款自行车称为“ 振骨器”（Bone Shaker)。

在提到下一个发明前需要了解的一些理论：

改进自行车的下一个关键点是速度：

• 速度＝行驶距离除以时间  

• 行驶距离取决于前轮转动的数量。

• 每转动一圈，行进的距离等于车轮的周长，而周长又取决于轮子的直径。

所以，请读者务必记住，如果要增加行进的距离，可以用两种方法——要么是增加单位时间内的转数，要么是增加车轮的直径。 （很难同时使用两种方法，因为这样会增加很多重量。）

在骑车的时候，我们不只是需要骑得更远，也需要增加扭矩旋转力来增加牵引力，推动车的前进。

来做一个实验：

把你的自行车靠在墙上，用手旋转踏板，然后稳步增加转速。你会发现在一个阈值RPM（每分钟的转数）之后，你需要用到的力气减少了。这是因为在一定转速后，我们的手（或脚）就不用再供给同样的力气，它也能保持转速了。

在你最有力的时候，会产生最大值的RPM。如果是用脚蹬，使车轮旋转的话，RPM大概在50（每分钟转50圈）左右。

不过，将车轮速度保持在每分钟转50圈会让骑手非常不适，因为它造成了非常大的冲击力。

因此，我们只有一个选择，用加大直径的办法来提高速度 ！

车轮周长的增加使速度得以增加，但也出现了一些问题。

19世纪70年代到20世纪初是高两轮车的时代。这是一个商业上的成功。高轮车可以达到每小时20英里（约32公里）的速度，比之前所有的设计都要快。但问题也随着车轮大小的增加而产生。由于它很大，重心就非常高，非常接近前轮。踩踏板或者转弯的时候，稳定性就不行。如果遇到了小石子或是突然刹车，骑手就会飞出去。

逐步靠近现代的设计：

一个叫亨利·劳森（Henry J. Lawson）的英国人解决了先前设计中的问题，并发明了新的自行车，名为Bicyclette，这种自行车很快就流行了起来，并被称作“安全自行车”（Safety Bike) 。

正如图中所示，前轮变小。同时，链条和齿轮替代了直接的动力传递。齿轮的速率能产生更高的RPM。

不久，一系列小但重要的改进也被加入到其中：两个轮子变成了大小相等、轮胎变成充气轮胎、车有了铃铛、切向轮辐代替了径向轮辐，以及其他的一些功能，使得自行车更加稳定和强劲。这才有了今天我们熟悉的自行车。

 

译者：高晟楠

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