蒸汽机车（或又称为蒸汽火车头）是一种以蒸汽机作为动力来源的铁路机车。1814年，英国人史蒂芬孙发明了第一台蒸汽机车，从此开始，人类加快了进入工业时代的脚步，蒸汽机车成为这个时代文化和社会进步的重要标志和关键工具。

中文名 :蒸汽机车
发明时间 :1814年
燃料 :煤
发明人 :英国人史蒂芬·孙

在十九世纪最先出现的机车是以蒸汽推动的。到二次大战结束时，蒸汽机车仍是最常见的机车。
第一部蒸汽机车是由英国人史蒂芬逊（George Stephenson,1781--1848)制造的，1814年，他研制的第一辆蒸汽机车“布拉策号”试运行成功。1825年9月27日，史蒂芬孙亲自驾驶他同别人合作设计制造的“旅行者号”蒸汽机车在新铺设的铁路上试车，并获得成功。蒸汽机在交通运输业中的应用，使人类迈入了“火车时代”，迅速的扩大了人类的活动范围。
蒸汽机车的速度纪录是由英国的 4-6-2 Mallard 所创下。1938年7月3日，4668号 Mallard拖着六个车厢，在一个稍微下坡路段创下时速126英里(203公里)的纪录。德国、美国的蒸汽机车亦达到接近的速度。一般认为这是蒸汽机车的速度极限。
蒸汽机车在二十世纪中开始被内燃机车所取代。1960年代末，世界上仍然有使用蒸汽机车作商业运作的国家已寥寥无几。到了二十世纪末，蒸汽机车在北美洲及欧洲基本上已被完全淘汰，只会间中在特别为铁道迷及游客安排的路线上行走。墨西哥仍有很少量的蒸汽机车在偏远的地方运作。在中国，某些地区煤炭的价格比石油低很多，使蒸汽机车仍然有它们的价值。中国曾经是全球最後一个制造大型蒸汽机车的国家，位于山西的大同车厂一直生产蒸汽机车至1988年；但近年中国蒸汽机车的数量亦在迅速减少。印度曾经大量使用蒸汽机车，但现在它们只会在空气稀薄的山区运作。2005年12月9日，在内蒙古大板附近的铁道边上，最后一列蒸汽机车执行完任务后，见证了蒸汽机车退出干线运营的最后一刻。

瓦特发明蒸汽机后,1804年英国人R.特里维西克创造了一辆铁路蒸汽机车(图1),锅炉蒸汽压力为0.294兆帕（3.0千克力/厘米2）,锅炉内装有一个平放的汽缸。机车有两对动轮，由齿轮传动,轴列式为0-2-0。机车装有一个大飞轮，借助于它的旋转惯性动力，保持汽缸活塞的往复运动。机车重4.5吨，时速8公里，能牵引10吨货物,5节车，可乘70名旅客。这一实践证实两个重要现象：光滑的铁的机车驱动轮可在光滑的铁轨上运行而不会空转；机车可以拖动比机车本身重得多的东西。后人继起研究，得知轮轨间粘着力、粘着重量、粘着系数、粘着牵引力等的相互关系。这个问题涉及如何利用有限的机车粘着重量牵引更多的载重，至今仍在继续探讨。
1814年7月英国发明家G.斯蒂芬森造出他的第一辆机车，被誉为首次成功的机车。后来主要由G.斯蒂芬森之子R.斯蒂芬森设计建造的“火箭”号蒸汽机车（见彩图）于1829年10月参加蒸汽机车比赛，以运行可靠、速度最快得奖。比赛时最高时速为47公里。“火箭”号机车采用卧式多烟管锅炉，传热面积大，生成蒸汽快，锅胴与火箱拼接在一起，锅炉蒸汽压力为0.345兆帕（3.5千克力/厘米2）；有两个与水平线成35°角斜装于锅炉两后侧的汽缸；有一对装于机车前部的动轮，动轮车轴左右各装一曲拐，互成直角，使机车动轮曲拐停在任何位置均能起动，轴列式为 0-1-1。乏汽从烟筒喷出，以诱导通风，促进燃烧。“火箭”号重4吨,能牵引装载重量三倍于机车自重的车厢。这是第一辆初具现代蒸汽机车基本构造特征的蒸汽机车。1830年R.斯蒂芬森又造出“行星”号机车，将卧式锅炉的内外火箱和烟箱制成一整体，这种形式的锅炉后称为机车式锅炉。“行星”号机车的两个汽缸装于锅炉前端的烟箱下部车架内侧水平位置，称为内汽缸式机车，只有一对动轮,装在后部，轴列式为1-1-0。运行时上下颠抖减轻。蒸汽机车的基本构造形式除广泛采用外汽缸式（汽缸装于车架前端两外侧）外，迄今无多大变化。

1920年以后，蒸汽机车的性能进一步得到改善。20～30年代，机车的锅炉压力由 1.373兆帕（14千克力/厘米2）提高到2.000～2.069兆帕（20.4～21.1千克力/厘米2）,试验性高压机车的锅炉压力甚至高达9.807兆帕(100千克力/厘米2)以上。高压机车采用水管式锅炉，虽然热效率较高，但构造复杂，重量大，造价高，维护困难，维修费高，而且极易发生故障，运用可靠性差，因而未能正式投入运用。但一般机车的锅炉压力以美国、加拿大最高,为2.068兆帕（21.1千克力/厘米2）。40～50年代，有些国家进一步提高了过热蒸汽温度，如苏联JIB和2-4-2型机车最高温度达430～440℃。奥地利人G.吉士林根创造的高效率矩形通风装置（扇烟筒），已为20多个国家和地区所采用。利用废气热来加热给水的混合式给水加热器已得到广泛应用。中国的前进型、建设型和人民型蒸汽机车都已安装这种设备。为了提高机车热效率，目前仍在继续研制凝汽式蒸汽机车。近年来还提出了蒸汽机车使用沸腾炉床，燃用煤气等建议，希望使蒸汽机车的热效率达到10%以上。
第二次世界大战以后,蒸汽机车由于热效率低,已大部分被热效率高的柴油机车和电力机车所代替。

运行效率
蒸汽机车热效率很低，锅炉内燃料燃烧的热量只有一部分转变为蒸汽的热能，锅炉的效率一般为50%～80%。蒸汽在汽机内作功，汽机效率只有10%～15%。此外，在汽机到轮周的力的传递中，机械效率为80%～95%。因此蒸汽机车的最高热效率只有8%～9%，而且在车站停车，在机务段整备、停留等仍需消耗燃料，所以实际热效率只有5%～7%。

机车种类
按工质利用分
①单胀式机车,蒸汽在汽缸中膨胀工作一次即排入大气,机车构造简单，采用较广。
②复胀式机车，蒸汽在一个或一对汽缸（高压汽缸）中膨胀工作后进入另一个或另一对汽缸（低压汽缸）再膨胀工作一次才排入大气。这种机车热效率虽高一些，但构造较复杂，采用较少。
③凝汽式机车，乏气进入装于煤水车后部的冷凝器凝结成水，再泵入锅炉重复使用，损失的水由煤水车的水补充。机车构造很复杂，多在缺水地区使用。④饱和蒸汽机车和过热蒸汽机车，自从创造出机车用的过热器提高了蒸汽温度以后，汽机效率提高很多，饱和蒸汽机车即被改造成过热蒸汽机车。
按汽缸位置分类
蒸汽机车按汽缸安装位置可分为：
①外汽缸机车，机车汽缸固定于车架两边外侧，因检修方便，采用较广。
②内汽缸机车，机车汽缸固定于车架内侧，有一根动轮轴制成曲拐轴，因检修不便，采用较少。
③三汽缸机车，两个汽缸固定于车架两边外侧，第三个汽缸固定于车架中间。
按车架形式分类
蒸汽机车因车架形式不同可分为：
①板梁式车架机车，车架是板梁型结构，车架较轻，欧洲国家采用较多。
②杆梁式车架机车，车架是杆状结构，用厚钢板切割成型或用铸钢铸造，采用普遍。
按车架和动力单元的组成分类
蒸汽机车就其车架和动力单元的组成来说，可分为：
①常规机车，只有一个固定车架组成一动力单元（包括汽缸、动轮、连杆装置和阀动装置等）并支承锅炉。
②关节机车，除有一个固定车架组成的动力单元并支承锅炉后半部外，还有一个可转动的车架和后面的固定车架连接组成另一动力单元，并可滑动地支承锅炉前半部，起转向架作用。
按水柜位置分类
蒸汽机车按水柜安装位置可分为：
①煤水车机车，它的后部连挂一专门供机车长途行驶所需煤和水的煤水车，应用广泛。
②水柜机车，在机车锅炉两侧各有一长方体水柜或为一鞍形水柜跨装于锅炉上，煤则存放于司机室后部的煤槽中。另一种水柜机车是将水储存在煤槽下部的水柜中。水柜机车储存煤水量较少。只用于调车、短途运输和工矿运输。
按使用燃料分类
蒸汽机车按使用燃料可分为：
①燃煤蒸汽机车，火箱内燃用烟煤，是普遍采用的一种机车。
②燃油蒸汽机车，火箱内燃用雾化锅炉油，用于无煤的产油区或有特殊要求的地方。
按原动机分类
蒸汽机车按所装用的原动机可分为：
①以往复式蒸汽机为动力的蒸汽机车，构造简单，应用广泛，通常所说的蒸汽机车就是指这种机车
②以蒸汽涡轮机为动力的蒸汽机车，称为蒸汽涡轮机车。涡轮机转速高，须配用减速齿轮箱，因而有电力传动的和机械传动的两种。排汽又有冷凝的和非冷凝的两种。蒸汽涡轮机车因构造复杂，造价昂贵，维修费用高，热效率比蒸汽机车高得不多，未能推广使用。