蒸汽机车是工业革命时期的标志性交通工具，其核心原理是将热能转化为机械能。它的工作流程主要分为四个关键环节：燃料燃烧产热、水加热成蒸汽、蒸汽驱动机械运动、最终带动车轮转动。 首先，燃料（早期多为煤，后来也用重油等）在机车的炉膛内燃烧，产生大量热能。这些热量传递给锅炉中的水，使水沸腾产生高温高压的水蒸气。锅炉是蒸汽机车的“心脏”，通常由火管和水管组成，能高效吸收热量，确保蒸汽压力稳定。 接着，高压蒸汽通过管道被引入汽缸。汽缸内有可往复运动的活塞，蒸汽进入后推动活塞向外移动；随后，配汽机构切换蒸汽入口，将另一侧的蒸汽排出，同时新蒸汽推动活塞反向运动。如此反复，活塞便做直线往复运动。 最后，活塞通过连杆与车轮的曲轴相连，将直线运动转化为车轮的旋转运动。车轮与铁轨咬合，带动整列火车前进。为维持连续运行，锅炉需不断补充水和燃料，而废气则通过烟囱排出，这也是蒸汽机车行驶时冒黑烟、鸣汽笛的原因。 尽管蒸汽机车已被内燃机车、电力机车取代，但其通过热能-机械能转换驱动交通的原理，仍是理解动力机械的基础。