蒸汽機車是利用蒸汽機把燃料(一般用煤)的熱能變成機械能，使其運行的一種早期鐵路運輸設備，1814年7月，英國由英國人史蒂芬孫造出他的第一輛蒸汽機車“布拉策號”試運行成功，至今已有200多年的歷史。
蒸汽機車是蒸汽機在交通工具上運用的最好範例，它主要由鍋爐、蒸汽機、車架走行部和煤水車四大部分組成。
◆鍋爐
鍋爐是燃料（一般是煤）燃燒將水加熱使之蒸發為蒸汽，並貯存蒸汽的設備，它由火箱、鍋胴和煙箱所組成。
火箱位於鍋爐的後部，是煤燃燒的地方，在內外火箱之間容納著水和高壓蒸汽；鍋爐的中間部分是鍋胴，內部橫裝大大小小的煙管，煙管外面貯存鍋水，燃氣在煙管通過時，將熱傳給鍋水或蒸汽，提高了鍋爐的蒸發率；鍋爐的前部是煙箱，它利用通風裝置將燃氣排出，並使空氣由爐床下部進入火箱，達到誘導通風的目的。此外，鍋爐還安裝有汽表、水錶、安全閥、注水器等附屬裝置。
◆蒸汽機
蒸汽機蒸汽機是將蒸汽的熱能轉變為機械能的設備，它由汽室、汽缸、傳動機構和配汽機構所組成。
汽室與汽缸是兩個相疊的圓筒，在機車的前端兩側各有一組，上部的汽室與下部的汽缸組合，通過進汽、排汽推動活塞往復運動。配汽機構是使汽閥按一定的規律進汽和排汽；傳動機構則是通過活塞桿、十字頭、搖桿、連桿等，把活塞的往復運動變成動輪的圓周運動。
◆走行部
蒸汽機車的走行部分包括輪對、軸箱和彈簧裝置等部件。輪對分導輪、動輪、從輪三種，安裝在機車前轉向架上的小輪對叫導向輪對，機車前進時，它在前面引導，使機車順利通過曲線。機車中部能產生牽引力的大輪對叫動輪，機車後轉向架上的小輪對叫從輪，除了擔負一部分重量外，當機車倒行時還能起導輪作用；軸箱和車輛的滑動軸承軸箱相類似，主要起潤滑作用，防止車軸在高速運行時過熱；彈簧裝置的作用主要是緩和運行時的振動，減輕車輪對線路的衝擊，另外還能把車架上部的重量平均分配給各個輪對。
蒸汽機車除了這三大主要部分外，還有將這三部分組成整體的車架，以及用來供應機車用煤用水的煤水車等。
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