轮

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轮是圆形可以转动或滚动的物体，可以减少磨擦。如果配上轴，即成为车的最主要构成部分。轮在交通运输中非常有用，是人类的重要发明之一。除了车轮以外，其他圆形的轮还有舵轮、飞轮等等。

轮的发明不但是交通运输的一大突破，更是人类技术的一项重要成就。轮和轴组合的轮轴是六种简单机械之一。由轮衍生的现代技术还有螺旋桨、喷射引擎、飞轮、陀螺仪、涡轮机等。

## 轮的历史

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轮这种工具原来并不存在于大自然的动物或植物。自然世界内有些动物会滚动，但是没有动物是在轮子上移动。

据学者的研究，最早的车轮在距今6000年前左右在迈科普文化、美索不达米亚、高加索及中欧等地出现，克克塔尼文化亦有陶轮，因此目前还无法断定是哪一个文化最早使用轮子。2002年时斯洛文尼亚的考古学家发现了卢布尔雅那沼泽轮，距今5,250 ± 100年，是世界上最早的木制车轮。

《说文解字》：车，舆轮之緫名。在中国，古有黄帝造车（故号轩辕氏）、夏禹时车正奚仲造车之说。目前考古发现的中国最早的车出现于距今约3700年前的夏朝时期，出土于偃师二里头遗址，为双轮车，轨距约1.2米；殷墟发现的商朝时期的车，通常轮径1.22~1.47米，轨距2.15~2.40米；秦朝车同轨，轨距统一为六尺（约1.386米）。

公元前四世纪时已有两轴车的图画。轮的发明大约是在新石器时代的晚期，至青铜器时代的早期。换句话说，智慧人种出现后有十多万年是不懂得使用轮子的。最早的车轮以木制成，中间钻一个洞，装上车轴。横切树干并不能造成好的车轮，因为树干的切面缺乏足够的强度。车轮要以直切的木板裁成圆状方才耐用。

辐条式车轮是较为新的发明。辐条连接轮毂（车轮的中心）和轮圈，带辐条的车轮较为轻，车辆亦较易操纵。辐条的发明让人们可以生产更轻、更快的车辆。在印度河谷及北印度的印度河流域文明中找到有粘土制成的玩具轮，上面有一些线条曾被认为就是辐条，在封印用的图案中也找到一个像是有辐条轮子的图案，这些是在公元前三千年到前二千五百年的产物。目前已知最早的辐条式车轮实体是在安德罗诺沃文化，约在公元前二千年，不久之后，高加索地区一些文化开始使用马，之后的三个世纪用马拉马战车，其中的轮子都是有辐条的。他们移进了希腊半岛，和那里的地中海人联合，最后打破了斯巴达及雅典主导的米诺斯文明。凯尔特人的战车在轮子外包覆一圈的铁，大约是在公元前一千年时候的事。辐条式车轮后来的使用没有太大的变化，一直到1870年代的钢丝胎及轮胎的出现，才有了新的变化。

轮子的发明在技术上相当的重要，像水车、齿轮（如安提基特拉机械）、纺车、星盘或是torquetum等。近代轮子衍生的物品有螺旋桨、喷气发动机、飞轮（陀螺仪）及涡轮发动机。

## 机构及机能

当一物体受力，要在另一物体表面移动时，轮子可以减少摩擦力，使物体能够在表面上移动较长的距离。像马车即为这样的例子。

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轮加上轴即为轮轴，是简单机械的一种，这种最基本的机器是人类应用技术的起点。轮子在扭力之下作出旋转。越接近轴心，扭力越大。把不同大小的轮接连，可造成复杂的机械。把轮与楔结合即成为齿轮。

轮子受力滚动时，其摩擦力较拖曳等重物品时要低，其原因和摩擦力有关，不过轮子滚动时摩擦力虽然较小，但仍然有称为滚动阻力的阻力，主因是由形变的能力损失所造成。

轴承就是利用轮子阻力较小的原理，在内圈和外圈中间加入滚珠或滚轴，当内圈和外圈有相对运动时，所有邻近物体的相对运动都是滚动，从而减少内圈和外圈之间的摩擦力。不过也有些更简单的轴承，称为轴套或是平面轴承，直接让内圈和外圈之间有摩擦力，没有加入滚珠或滚轴等零件。

利用轮子还有一个好处：若经过的表面有一些高低起伏，若轮子的半径够大，可以越过凹凸之处，轮子仍然可以前进，不会受到影响。

## 轮子的结构

### 轮框

轮框（rim）也称为车辋、轮圈、轮缘，是“轮子的外缘，固定住车胎的部分。”。脚踏车车轮的轮框就是车轮外缘的金属圈，和辐条（spoke）的外侧固定住，再固定住车轮的轮胎。在现代的汽机车上，轮框是轮上设计的外圆周，在轮胎的内侧也是固定在轮框上。

在公元前一世纪在双轮战车的木制车轮外围就已经有铁制的轮框了。

### 轮毂

轮毂（hub）是轮中心的部分，一般是安装轴承以避免摩擦力，也是辐条内侧连接的部分。

无毂轮是一种没有中心轮毂的轮子。严格来说，无毂轮的轮毂和轮框是一体的，这类的轴是中空的，和轮子本身只有很小的公差。

### 辐条

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辐条是轮子上呈放射状，连接内缘（轮毂）和外缘（轮框）的杆。spoke一词最早是指一块大的木条，会纵向的切四到六段等长的部分。马车的辐条就会用这类切割后的木条再加工，可以符合车轮需要的尺寸。辐刀就是制作这类木条的工具。后来辐条一般会指车匠制作好的成品，就不是指所使用的材料了。

#### 钢丝

钢丝轮的轮框和轮毂之间是用钢丝的辐条相连接。所使用的钢丝比钢丝绳所用的要硬，但其功能和有预张力的可挠性线缆相同，都是在轮子受力时让轮框维持圆形。

大部分的脚踏车及一些摩托车仍使用钢丝轮。钢丝轮是由航空工程师乔治·凯利发明，而詹姆斯·斯塔利将其应用在脚踏车上。

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### 轮胎

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轮胎是一个环状的物体，包覆住轮圈的外围，轮圈不会直接接触到地面，而轮胎本身是柔性缓冲结构，可以吸收冲击，因此轮子可以紧密的接触地面，但车上可以靠轮胎而减少一些振动。

现代轮胎的材料有合成橡胶、天然橡胶、纤维及其他化学物质。轮胎可以分为外胎和内胎。外胎提供牵引力，而内胎支撑车重。在发现橡胶之前，最早的轮胎只是一圈绕在木轮子外围的金属皮，避免木头磨损。现今大部分的轮胎都是充气结构，包括一个甜甜圈外形，里面包括钢丝及线绳的内胎，内胎会充入压缩空气以形成充气结构。充气胎用在许多不同的车辆中，例如汽车、自行车、摩托车、载货汽车、工程作业车辆，甚至包括航空器。

### Trywheel

trywheel是指用三个轮子以Y型框架连接的方式，平常会有二个轮子着地并且滚动，而Y型框架本身也可以转动，trywheel的好处是方便上下楼梯及一些粗糙的路面，可以由外力或是马达来驱动。

## 有关轮的专利

在21世纪来看，轮似乎是个简单的东西。不过以往曾有许多的专利设法要改善轮子。其中包括：

- Joseph Ledwinka，1906年的美国专利US808765
- Manuel Herrera de Hora，1906年的美国专利US836578
- Louis Mékarski，1906年的英国专利GB190702860
- William Morris，1915年的美国专利US1159786

其中许多的专利都是为了要创造一个有弹性的轮子，现代的轮胎提供了这部分的机能。

## 替代品

轮子在道路运输中广为使用，不过也有一些场合不适合使用轮子。以下是一些没有用到轮子的运输方式：

- 由电磁力提升，离开地面，以减少摩擦力（例如磁浮列车）。
- 使用雪橇，由动物拖曳。
- 由气压提升，离开地面（例如气垫船）。
- 骑乘动物，例如马。
- 步行。
- 使用担架或轿子。
- 利用履带（仍然有用到轮子，只是不直接和地面接触）。
- 利用履带轮。
- 利用球体，像弹珠及Dyson的吸尘器。
- 步行机器人
- 螺旋推进车辆

## 文化及其他领域

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在文化中，轮常常用来表示循环及周期反复的事物（例如脉轮、法轮、阴阳等）。

有翅膀的轮（飞轮或翼轮）是进步的象征，包括巴拿马国徽及俄亥俄州高速公路巡警的警徽都有此图案。

轮也是印度国旗中的一大特征，表示印度哲学中的法。吉普赛旗中也有轮子，暗示他们游牧生活的历史和印度裔的起源。

在古埃及文化中，轮是用来表示太阳的符号。

在现代而言，轮子是很基本的物品，可以买到，不太需要自行制作，因此有些领域中若重新设计一些已有的东西，会称为重造轮子。

在中国大陆的网络上，有时也用“轮”或“轮子”指代法轮功以避开中国共产党的网络审查。

## 相关条目

- 不同种类的轮：合金轮、Artillery wheel、脚踏车轮、轮脚、Disteel、Driving wheel、无毂轮、Mansell wheel、麦卡纳姆轮、万向轮、Tweel、方轮、方向盘（船轮）、火车车轮、钢丝轮、滚轮（roller）
- 零件：轴、轮框、轮胎、雪链、轮组
- 因此产生的技术及概念：光碟、死亡轮、色环、摩天轮、重造轮子、纺轮、货车轮效应、命运之轮、辘轳车、轮轴、滑轮、法轮、风火轮、药研
- 历史：马、轮子和语言（书）、生物体的旋转移动。
- 理论：滚动阻力、简单机械、轮的尺寸