蒸汽机火车头结构原理示意图，可以参照着研发一台蒸汽机汽车

这是一张从P站获取到的蒸汽机火车头的结构图，上面的水箱和左下角的燃料就没啥可说的。

主要的重点在于右下方的气缸、换气阀、和轮子相连的曲轴杠杆。

气缸和换气阀组成了可变向往复运动的活塞，这一点还是比较容易看懂的，这张结构图：

看气缸的原理更简单些，所以气缸也不是重点。

有时候我就想，火车是怎么控制速度快慢以及前后方向的？

重点就在于换气阀和车轮连接的杠杆上，中间那一段应该换成个月牙板的，这张图是简化了，下次有看到更标准的结构图在分享给大家。

蒸汽机火车头（蒸汽机车）是一种复杂的机械装置，其零部件设计旨在将燃料（通常为煤或木材）燃烧产生的热能转化为机械能，驱动车轮运行。以下是其主要零部件的分类及简要说明：

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一、核心动力系统

1. 锅炉（Boiler）

   • 火箱（Firebox）：燃料燃烧的空间，底部有炉排（Grate）供空气进入。

   • 烟管（Flue Tubes）：连接火箱和烟室，高温烟气通过烟管加热周围水，产生蒸汽。

   • 汽包（Steam Dome）：锅炉顶部收集高压蒸汽的腔室，蒸汽由此进入主蒸汽管。

   • 安全阀（Safety Valve）：防止锅炉压力过高的关键装置。

2. 汽缸（Cylinder）与活塞（Piston）

   • 蒸汽推动活塞在汽缸内往复运动，通过连杆转化为车轮的旋转动力。

   • 滑阀（Slide Valve）：控制蒸汽进入汽缸的时机和方向（部分机车使用更复杂的华氏阀装置 Walschaerts Valve Gear）。

3. 传动机构

   • 连杆（Connecting Rod）：将活塞的直线运动传递到车轮。

   • 曲轴（Crank Axle）：将连杆的力转化为车轮的旋转。

   • 摇杆（Crosshead）：连接活塞杆与连杆的滑动部件。

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二、走行部（底盘与车轮系统）

1. 车架（Frame）

   • 机车的主体钢架，承载锅炉、汽缸等重型部件。

2. 动轮（Driving Wheels）

   • 直接由连杆驱动的车轮，通常为大型且数量较少（如2-8-2轴式中的中间轮）。

3. 导轮（Pilot Wheels）与从轮（Trailing Wheels）

   • 分布在前后的小轮，用于支撑重量并辅助转向。

4. 弹簧悬挂系统（Spring Suspension）

   • 缓冲车轮与轨道间的震动。

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三、辅助系统

1. 煤水车（Tender）

   • 装载燃料（煤）和水箱的拖车，通过管道向锅炉供水。

2. 注水器（Injector）

   • 将水注入锅炉的高压装置，确保锅炉持续运行。

3. 沙箱（Sandbox）

   • 向轨道撒沙以增加车轮与铁轨的摩擦力（尤其在爬坡或雨天）。

4. 制动系统（Brake System）

   • 包括手制动和蒸汽制动，通过闸瓦（Brake Shoes）减速车轮。

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四、控制与监测装置

1. 驾驶室（Cab）

   • 司乘人员操作机车的空间，内含控制杆和仪表。

2. 压力表（Pressure Gauge）

   • 实时显示锅炉蒸汽压力。

3. 水表（Water Gauge）

   • 显示锅炉内水位，防止干烧。

4. 汽笛（Whistle）

   • 用于发出信号或警示。

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五、其他关键部件

• 烟囱（Chimney）：排放燃烧废气。

• 排障器（Pilot/Cowcatcher）：车头前部的铲形装置，用于清除轨道障碍物。

• 前照灯（Headlamp）：夜间或隧道中照明。

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备注

不同型号的蒸汽机车（如“火箭号”“大男孩”）在部件设计上会有差异，例如锅炉结构、车轮排列（轴式分类如“4-4-0”）等。这些零部件的协同工作体现了19世纪至20世纪初机械工程的巅峰成就。