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穿越回古代,怎么制造一辆自行车?丨脑洞问答

2016-11-20 刘十九 视知



欢迎光临我知的暂定周末栏目“脑洞问答”。我们会从读者留言的提问中发掘出一些脑洞清奇的问题,尽编辑部平生所学回答一下,用知识hold住脑洞。


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下面是这周让值班编辑玩了一整天Besiege无心写稿的“脑洞问答”。


半吊子骑行爱好者的值班编辑 / 十九


梦想瘦到100斤的猪:如果穿越回古代,如何才能制造一辆自行车???


这是一个好问题。


这个问题之所以好,是可以给那些动不动就想穿越回古代造大炮搞蒸汽机的死宅泼一盆冷水。这里,本值班编辑就简单展开一下。


我们首先看一下现代自行车的一般结构↓



显然这个有点复杂了。我们简化一下,去掉难搞的变速系统,还有一堆专业术语,那么在一般人眼中,一辆自行车可以简化成车体、车把、脚蹬子、链条、车座儿、车轱辘和刹车几大部分。


这几个基本部分是什么时候出现的呢?


1885年,发明者是英国人斯泰利。


在他的改进之下,自行车有了现代自行车的基本形态:三角形的车架、脚蹬子在中间,用链条传动,有刹车。


1885年,按中学教科书的分法,已经是近代了。这位同学问的是古代。


从两河流域的先民建造耶利哥城算起,那“古代”就有差不多6000年的跨度,就算从中国的夏朝算起,也有3000多年,一篇文章肯定讲不完。我们就假设是在……建安十三年(208年)吧。


这一年,曹操与孙刘联军对峙于长江。庞统求见曹操。


统曰:“丞相教练士卒之法甚妙,但可惜不全。”操再三请问。统曰:“某有一策,使将士无乘马之苦,无粮草之累,日行三百里,定破东吴。”操大喜,请问妙策。统献自行车图纸。曹操下席而谢曰:“非先生良谋,安能破东吴耶!”统曰:“愚浅之见,丞相自裁之。”操即时传令,唤军中铁匠,连夜打造。

——视知版《三国演义》第四十七回

阚泽密献诈降书 庞统巧授自行车


下面轮到我们的古代能工巧匠出马了。在东汉末年,中国已经有了比较成熟的钢铁冶炼技术,铁制农具和武器已经全面淘汰了青铜。


面对这个前所未有的任务,这些工匠会如何迎接挑战呢?


首先是车架,现代自行车车架一般是钢或者铝合金,碳纤维……那是欺负人。不过对车架的强度没有太多要求的话,用竹子、木头都可以,无非是注意防火防虫蛀。前叉受力比较大,用铸铁或者比较硬的木头也能凑合。


接下来是轮子。橡胶车胎是不用指望了,我国种植橡胶树的历史不过110多年,改革开放之前做避孕套都不够,赵老太爷也得洗洗再用(这个污污污的详情请戳《中国人用中国套:中国人怎样实现了避孕套的独立自主?》)。所以车轮也只能用木头


我们接着造。下面我们遇到了最难的一个部分,也就是自行车的传动部分。



链条。链条这个东西,现在看起来一点也不难。现代链条由外片、内片、轴以及辊子构成,拆开了就是这样↓



现在做起来很简单,不锈钢或者碳钢,机器咣咣咣冲压出一堆钢片,扣在一起就行了。但在那个时候,钢只能锻打加工,要一锤锤敲出几百个一模一样的小钢片,能逼铁匠全家上吊。用铸铁倒可以,因为是把铁水倒进模具里,可以保证形状大小差不多,但是铸铁的强度……这么说吧,你们家铁锅扔地上摔八块,那就是铸铁。


好在铸铁链条还有一个好处,就是一沾水,分分钟锈死给你看。所以,链条传动这条心我们可以彻底死了,直接把脚蹬子安在前轮上,改前轮驱动。



这个形态,已经是1839年苏格兰人搞出来的样子了。虽然比较费劲,也容易掉坑里,但好歹是能上路。


这里还有一个问题——轴承


近代自行车虽然看起来技术含量不高,但在轮子中心那个部位,都使用了滚动轴承



就是这么个大铁圈套小铁圈,中间一圈钢珠的玩意儿,原理是滚动摩擦小于滑动摩擦,中学物理都学过。看起来很简单,但是它对金属冶炼和加工的要求都很高,东汉末年肯定是搞不定的。事实上,这种东西,中国是到19世纪末洋务运动才搞定。


在此之前,中国的车轮怎么转呢?我们一直用滑动轴承


滑动轴承听起来有点高大上,实际上就是直接把一根棍穿进车轮中心的孔里,然后两头用金属或木头顶住,别让轮子跑了。为了保证转动顺畅,要在孔里涂上厚厚一层油。中国古代的车一直是这么干的。



这种自行车,基本上不是给人骑的,而是给牛拉的,刹车也可以省了。你骑上一圈,就会哭着去删骂摩拜单车太费劲的朋友圈。


但不管怎么说,这辆东汉末年的自行车,总算是完工了,它大概的形态是这个样子↓



曹操遂斩庞统。

——视知版《三国演义》第四十七回

阚泽密献诈降书 庞统巧授自行车


参考文献:


《国外自行车链条生产工艺及材质分析》,钟锡弟; 邓桂荣,《钢铁研究》1985年5月

《自行车的发明和发展》,陈燮阳; 乔惠英,《汽车研究与开发》,2000年6月

《中国古代冶铁技术发展史》,杨宽,上海人民出版社,1982年


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