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瓦特發(fā)明蒸汽機后,1804年英國人R.特里維西克創(chuàng)造了一輛鐵路蒸汽機車(圖1),鍋爐蒸汽壓力為0.294兆帕（3.0千克力／厘米2）,鍋爐內裝有一個平放的汽缸。機車有兩對動輪，由齒輪傳動,軸列式為0-2-0。機車裝有一個大飛輪，借助于它的旋轉慣性動力，保持汽缸活塞的往復運動。機車重4.5噸，時速8公里，能牽引10噸貨物,5節(jié)車，可乘70名旅客。這一實踐證實兩個重要現(xiàn)象：光滑的鐵的機車驅動輪可在光滑的鐵軌上運行而不會空轉；機車可以拖動本身重得多的東西。后人繼起研究，得知輪軌間粘著力、粘著重量、粘著系數(shù)、粘著牽引力等的相互關系。這個問題涉及如何利用有限的機車粘著重量牽引更多的載重，至今仍在繼續(xù)探討。

1876年7月3日，中國鐵路——“淞滬鐵路”（窄軌）建成通車，那臺英制名曰“先導號”的蒸汽機車（機車總重量1420kg）時速為24—32公里，為我國外國蒸汽機車。 1881年11月8日，建成了中國自辦鐵路——“唐胥鐵路”（唐山至胥各莊）。在“唐胥鐵路”修筑路基的同時，中國工人憑時任總工程師的英人金達（C.W.Kinder）的幾份圖紙，利用礦場起重機鍋爐和豎井架的槽鐵等舊材料，試制成功了一臺“0—3—0”型的蒸汽機車。（只有三對動輪，無導輪和從輪），被金達、薄內（Burnet）等英國命名為“中國火箭號”和“龍?zhí)枴?，為我國自制的蒸汽機車（曾存于北京府右街交通陳列館內，并可生火行駛，以供眾覽，“七七事變”后失蹤，至今查無下落）。

蒸汽機車是蒸汽機在交通工具上運用的范例。蒸汽機是靠蒸汽的膨脹作用來作功的，蒸汽機車的工作原理也不例外。當司爐把煤填入爐膛時，煤在燃燒過程中，它蘊藏的化學能就轉換成熱能，把機車鍋 爐中的水加熱、汽化，形成400℃以上的過熱蒸汽，再進入蒸汽機膨脹作功，推動汽機活塞往復運動，活塞通過連桿、搖桿，將往復直線運動變?yōu)檩嗈D圓周運動，帶動機車動輪旋轉，從而牽引列車前進。因此蒸汽機車必須具備鍋爐、汽機和走行三個基本部分。