腳踏車其實並不是“自行”的，它是由人力驅動機械運轉的交通工具，它也是第一種讓普通大眾自己控制方向和速度的家用交通工具。腳踏車比馬匹便宜，其速度在19世紀晚期幾乎與火車相同，由於它替代步行便顯出的快捷性，因此，腳踏車的發明成了社會變革的有力工具。

腳踏車的早期研究

工業革命後交通工具的革命，主要集中在解決機械動能的問題，並依賴於消耗能源。腳踏車的發明，為普通大眾提供了一種步行之外而又不消耗能源的便捷出行工具。

一般人步行的速度通常是每小時3—5公里，騎馬或乘坐馬車的速度大約每小時13公里，19世紀中晚期火車的平均速度是每小時30公里左右。但是，昂貴的馬車和必須依靠路軌的火車，無法為日常小道上的短途出行提供快捷靈便的幫助。

1817年，德國看林人德萊斯設計了腳踏車的最初原型，他用兩個木輪、一個鞍座、一個安在前輪上起控制作用的車把，製成了一輛輪車。人坐在車上，用雙腳蹬地驅動木輪運動。就這樣，世界上第一輛腳踏車問世了。但是這個創意沒有引起關注。

1842年，蘇格蘭鐵匠柯克帕特里克·麥克米倫發明了第一輛腳踏腳踏車。它有縫紉機踏板一樣的固定踏板，騎車人可以雙腳上下蹬動固定踏板，踏板由一套複雜的杆、釘子和齒輪連在後輪上以驅動車身。但那些木製部件過於脆弱，經不起顛簸就斷裂了。

1842年，蘇格蘭的鐵匠柯克帕特里克·麥克米倫，弄出了一輛破舊的“可愛的小馬崽”。他在後輪的車軸上裝上曲柄，再用連桿把曲柄和前面的腳蹬連線起來，並且前後輪都用鐵製的，前輪大，後輪小。當騎車人踩動腳蹬，車子就會自行運動起來，向前跑去。他因此被警察抓住處以罰款，其罪名是“野蠻騎車”。

這是第一輛把踏板與車輪的前輪直接連線起來的腳踏車，它的前輪比後輪大得多。但是，人們不知道怎樣在雙腳離地的情況下騎腳踏車，因而總是撞車摔跤。

腳踏車的定型設計

1870年，英國人詹姆斯·斯塔利將腳踏兩輪車的前輪改進得更大一些，以便提供更多動力，製造出了著名的“平凡者”腳踏車。這輛車有一隻125釐米以上高的超大前輪和一隻極小的後輪，並且首創使用了鋼絲輪軸和前輪減震器，它的平均速度超過了每小時30公里，與當時的火車幾乎一樣。

不過，由於“平凡者”腳踏車超大的前輪，上下車極為不便，騎車人常常因此摔倒在地。

1870年，英國人詹姆斯·斯塔利設計出大小輪腳踏車，這種腳踏車後輪直徑只有30釐米，而前輪直徑達125釐米以上，腳踏直接安裝在前輪上，以前輪驅動，速度非常快。騎這種車就像騎馬一樣高高在上，很是威風。但是這種車在下坡加速時十分危險，極易摔倒。1881年，法國標緻公司批次生產這種“大腳踏車”，並舉辦腳踏車比賽。圖為1890—1891年“平凡者”腳踏車選手在等待阿克倫腳踏車比賽開始。

1885年，詹姆斯·斯塔利的侄子約翰·斯塔利對“平凡者”進行了最後的改進，製成了一輛可操作性較強的腳踏車。他成功解決了腳踏車設計中的四大關鍵問題。

首先，他把腳踏車的雙輪恢復成相同的尺寸，並給它們裝上結實的橡膠輪胎。其次，他為腳踏車製造了今天仍在使用的菱形四面車架。再次，他把動力系統轉移到後輪，使前輪專門用於控制方向。最後，為了驅動後輪，斯塔利發明了腳踏車鏈條，把腳踏板和後輪連線起來。

1888年，蘇格蘭獸醫約翰·鄧洛普發明了腳踏車充氣輪胎，它在1900年成為所有腳踏車的標準配件。複式齒輪1908年首次應用於腳踏車。20世紀20年代，制動塊的誕生使剎車更快更穩。這一切都是在約翰·斯塔利最初的腳踏車設計樣式上的完善和進步。

腳踏車的普及，加速了中上層社會婦女的解放運動。騎腳踏車的婦女們必須脫下緊身胸衣、緊身內衣和層層褶裙，換上更簡便的服飾，這樣女性參與社會工作更普遍了。同時，腳踏車設計為汽車製造積累了經驗，不少19世紀八九十年代的腳踏車製造商，在20世紀之交成了早期的汽車製造商，比如法國的標緻，英國的亨伯、莫里斯和羅孚。