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輪的歷史

輪這種工具原來(lái)并不存在于大自然的動(dòng)物或植物。自然世界內(nèi)有些動(dòng)物會(huì)滾動(dòng)，但是沒(méi)有動(dòng)物是在輪子上移動(dòng)。

據(jù)學(xué)者的研究，最早出現(xiàn)的車(chē)輪在距今6000年前左右在美索不達(dá)米亞、高加索及中歐等地出現(xiàn)，因此目前還無(wú)法斷定是哪一個(gè)文化最早使用輪子。2002年時(shí)斯洛文尼亞的考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了盧布爾雅那沼澤輪（英語(yǔ)：Ljubljana Marshes Wooden Wheel），距今5,250 ± 100年，是世界上最早的木制車(chē)輪。

《說(shuō)文解字》：車(chē)，輿輪之緫名。在中國(guó)，古有黃帝造車(chē)（故號(hào)軒轅氏）、夏禹時(shí)車(chē)正奚仲造車(chē)之說(shuō)。目前考古發(fā)現(xiàn)的中國(guó)最早的車(chē)出現(xiàn)于距今約3700年前的夏朝時(shí)期，出土于偃師二里頭遺址，為雙輪車(chē)，軌距約1.2米；殷墟發(fā)現(xiàn)的商朝時(shí)期的車(chē)，通常輪徑1.22~1.47米，軌距2.15~2.40米；秦朝車(chē)同軌，軌距統(tǒng)一為六尺（約1.386米）。

公元前四世紀(jì)時(shí)已有兩軸車(chē)的圖畫(huà)。輪的發(fā)明大約是在新石器時(shí)代的晚期，至青銅器時(shí)代的早期。換句話說(shuō)，智慧人種出現(xiàn)后有十多萬(wàn)年是不懂得使用輪子的。最早的車(chē)輪以木制成，中間鉆一個(gè)洞，裝上車(chē)軸。橫切樹(shù)干并不能造成好的車(chē)輪，因?yàn)闃?shù)干的切面缺乏足夠的強(qiáng)度。車(chē)輪要以直切的木板裁成圓狀方才耐用。

輻條式車(chē)輪是較為新的發(fā)明。輻條連接車(chē)轂（英語(yǔ)：Hub）（車(chē)輪的中心）和車(chē)輞（英語(yǔ)：Rim (wheel)）（輪圈），帶輻條的車(chē)輪較為輕，車(chē)輛亦較易操縱。輻條的發(fā)明讓人們可以生產(chǎn)更輕、更快的車(chē)輛。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輪，上面有一些線條曾被認(rèn)為就是輻條，在封印用的圖案中也找到一個(gè)像是有輻條輪子的圖案，這些是在公元前三千年到前二千五百年的產(chǎn)物。目前已知最早的輻條式車(chē)輪實(shí)體是在安德羅諾沃文化，約在公元前二千年，不久之后，高加索地區(qū)一些文化開(kāi)始使用馬，之后的三個(gè)世紀(jì)用馬拉馬戰(zhàn)車(chē)，其中的輪子都是有輻條的。他們移進(jìn)了希臘半島，和那里的地中海人聯(lián)合，最后打破了斯巴達(dá)及雅典主導(dǎo)的米諾斯文明。凱爾特人的戰(zhàn)車(chē)在輪子外包覆一圈的鐵，大約是在公元前一千年時(shí)候的事。輻條式車(chē)輪后來(lái)的使用沒(méi)有太大的變化，一直到1870年代的鋼絲胎及輪胎的出現(xiàn)，才有了新的變化。

輪子的發(fā)明在技術(shù)上相當(dāng)?shù)闹匾袼?chē)、齒輪（如安提基特拉機(jī)械）、紡車(chē)、星盤(pán)或是torquetum（英語(yǔ)：torquetum）等。近代輪子衍生的物品有螺旋槳、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、飛輪（陀螺儀）及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

機(jī)構(gòu)及機(jī)能

當(dāng)一物體受力，要在另一物體表面移動(dòng)時(shí)，輪子可以減少摩擦力，使物體能夠在表面上移動(dòng)較長(zhǎng)的距離。像馬車(chē)即為這樣的例子。

  輪型戰(zhàn)車(chē)，用多輪分散車(chē)重

輪加上軸即為輪軸，是簡(jiǎn)單機(jī)械的一種，這種最基本的機(jī)器是人類(lèi)應(yīng)用技術(shù)的起點(diǎn)。輪子在扭力之下作出旋轉(zhuǎn)。越接近軸心，扭力越大。把不同大小的輪接連，可造成復(fù)雜的機(jī)械。把輪與楔結(jié)合即成為齒輪。

輪子受力滾動(dòng)時(shí)，其摩擦力較拖曳等重物品時(shí)要低，其原因和摩擦力有關(guān)，不過(guò)輪子滾動(dòng)時(shí)摩擦力雖然較小，但仍然有稱(chēng)為滾動(dòng)阻力的阻力，主因是由形變的能力損失所造成。

軸承就是利用輪子阻力較小的原理，在內(nèi)圈和外圈中間加入滾珠或滾軸，當(dāng)內(nèi)圈和外圈有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所有鄰近物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是滾動(dòng)，從而減少內(nèi)圈和外圈之間的摩擦力。不過(guò)也有些更簡(jiǎn)單的軸承，稱(chēng)為軸套或是平面軸承，直接讓內(nèi)圈和外圈之間有摩擦力，沒(méi)有加入滾珠或滾軸等零件。

利用輪子還有一個(gè)好處：若經(jīng)過(guò)的表面有一些高低起伏，若輪子的半徑夠大，可以越過(guò)凹凸之處，輪子仍然可以前進(jìn)，不會(huì)受到影響。

輪子的結(jié)構(gòu)

輪框

輪框（英語(yǔ)：rim (wheel)）（rim）也稱(chēng)為車(chē)輞、輪圈、輪緣，是“輪子的外緣，固定住車(chē)胎的部分?！?。腳踏車(chē)車(chē)輪（英語(yǔ)：bicycle wheel）的輪框就是車(chē)輪外緣的金屬圈，和輻條（spoke）的外側(cè)固定住，再固定住車(chē)輪的輪胎。在現(xiàn)代的汽機(jī)車(chē)上，輪框是輪上設(shè)計(jì)的外圓周，在輪胎的內(nèi)側(cè)也是固定在輪框上。

在公元前一世紀(jì)在馬戰(zhàn)車(chē)的木制車(chē)輪外圍就已經(jīng)有鐵制的輪框了。

輪轂

輪轂（hub）是輪中心的部分，一般是安裝軸承以避免摩擦力，也是輻條內(nèi)側(cè)連接的部分。

無(wú)轂輪（英語(yǔ)：Centreless wheel）是一種沒(méi)有中心輪轂的輪子。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，無(wú)轂輪的輪轂和輪框是一體的，這類(lèi)的軸是中空的，和輪子本身只有很小的公差。

輻條

 伊朗國(guó)家博物館（英語(yǔ)：National Museum of Iran）展出的一個(gè)有輻條的車(chē)輪。是在恰高·占比爾發(fā)現(xiàn)的，年代約在公元前第二世紀(jì)

輻條是輪子上呈放射狀，連接內(nèi)緣（輪轂）和外緣（輪框）的桿。spoke一詞最早是指一塊大的木條，會(huì)縱向的切四到六段等長(zhǎng)的部分。馬車(chē)的輻條就會(huì)用這類(lèi)切割后的木條再加工，可以符合車(chē)輪需要的尺寸。輻刀（英語(yǔ)：spokeshave）就是制作這類(lèi)木條的工具。后來(lái)輻條一般會(huì)指車(chē)匠（英語(yǔ)：wheelwright）制作好的成品，就不是指所使用的材料了。

鋼絲

鋼絲輪（英語(yǔ)：wire wheel）的輪框和輪轂之間是用鋼絲的輻條相連接。所使用的鋼絲比鋼絲繩（英語(yǔ)：wire rope）所用的要硬，但其功能和有預(yù)張力的可撓性線纜相同，都是在輪子受力時(shí)讓輪框維持圓形。

大部分的腳踏車(chē)及一些摩托車(chē)仍使用鋼絲輪。鋼絲輪是由航空工程師喬治·凱利（英語(yǔ)：George Cayley）發(fā)明，而詹姆斯·斯塔利（英語(yǔ)：James Starley）將其應(yīng)用在腳踏車(chē)上。

  采用鋼絲輪的1957年MGA轎車(chē)

輪胎

  堆疊的汽車(chē)輪胎

輪胎是一個(gè)環(huán)狀的物體，包覆住輪圈的外圍，輪圈不會(huì)直接接觸到地面，而輪胎本身是柔性緩沖結(jié)構(gòu)，可以吸收沖擊，因此輪子可以緊密的接觸地面，但車(chē)上可以靠輪胎而減少一些振動(dòng)。

現(xiàn)代輪胎的材料有合成橡膠、天然橡膠、纖維及其他化學(xué)物質(zhì)。輪胎可以分為外胎和內(nèi)胎。外胎提供牽引力（英語(yǔ)：Traction (engineering)），而內(nèi)胎支撐車(chē)重。在發(fā)現(xiàn)橡膠之前，最早的輪胎只是一圈繞在木輪子外圍的金屬皮，避免木頭磨損?，F(xiàn)今大部分的輪胎都是充氣結(jié)構(gòu)（英語(yǔ)：inflatable structure），包括一個(gè)甜甜圈外形，里面包括鋼絲及線繩的內(nèi)胎，內(nèi)胎會(huì)充入壓縮空氣以形成充氣結(jié)構(gòu)。充氣胎用在許多不同的車(chē)輛中，例如汽車(chē)、自行車(chē)、摩托車(chē)、載貨汽車(chē)、工程作業(yè)車(chē)輛，甚至也包括航空器

Trywheel

trywheel是指用三個(gè)輪子以Y型框架連接的方式，平常會(huì)有二個(gè)輪子著地并且滾動(dòng)，而Y型框架本身也可以轉(zhuǎn)動(dòng)，trywheel的好處是方便上下樓梯及一些粗糙的路面，可以由外力或是馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)。

有關(guān)輪的專(zhuān)利

在21世紀(jì)來(lái)看，輪似乎是個(gè)簡(jiǎn)單的東西。不過(guò)以往曾有許多的專(zhuān)利設(shè)法要改善輪子。其中包括：

Joseph Ledwinka，1906年的美國(guó)專(zhuān)利US808765

Manuel Herrera de Hora，1906年的美國(guó)專(zhuān)利US836578

Louis Mékarski，1906年的英國(guó)專(zhuān)利GB190702860

William Morris，1915年的美國(guó)專(zhuān)利US1159786

其中許多的專(zhuān)利都是為了要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)有彈性的輪子，現(xiàn)代的輪胎提供了這部分的機(jī)能。

替代品

輪子在道路運(yùn)輸中廣為使用，不過(guò)也有一些場(chǎng)合不適合使用輪子。以下是一些沒(méi)有用到輪子的運(yùn)輸方式：

由電磁力提升，離開(kāi)地面，以減少摩擦力（例如磁浮列車(chē)）。

使用雪橇，由動(dòng)物拖曳。

由氣壓提升，離開(kāi)地面（例如氣墊船）。

騎乘動(dòng)物，例如馬。

利用人力：

利用履帶（仍然有用到輪子，只是不直接和地面接觸）。

利用履帶輪（英語(yǔ)：Pedrail wheel）。

利用球體，像彈珠及Dyson的吸塵器。

步行機(jī)器人

螺旋推進(jìn)車(chē)輛（英語(yǔ)：Screw-propelled vehicle）

文化及其他領(lǐng)域

  印度國(guó)旗

 吉普賽旗

在文化中，輪常常用來(lái)表示循環(huán)及周期反復(fù)的事物（例如脈輪、法輪、陰陽(yáng)等）。

有翅膀的輪（飛輪或翼輪）是進(jìn)步的象征，包括國(guó)徽及俄亥俄州高速公路巡警的警徽都有此圖案。

輪也是印度國(guó)旗中的一大特征，表示印度哲學(xué)中的法。吉普賽旗中也有輪子，暗示他們游牧生活的歷史和印度裔的起源。

在古埃及文化中，輪是用來(lái)表示太陽(yáng)的符號(hào)。

在現(xiàn)代而言，輪子是很基本的物品，可以買(mǎi)到，不太需要自行制作，因此有些領(lǐng)域中若重新設(shè)計(jì)一些已有的東西，會(huì)稱(chēng)為重造輪子。

參見(jiàn)

相關(guān)條目

不同種類(lèi)的輪：合金輪（英語(yǔ)：Alloy whee）、Artillery wheel（英語(yǔ)：Artillery wheel）、腳踏車(chē)輪（英語(yǔ)：Bicycle wheel）、 輪腳（英語(yǔ)：Caster）、Disteel（英語(yǔ)：Disteel）、Driving wheel（英語(yǔ)：Driving wheel）、無(wú)轂輪（英語(yǔ)：Hubless wheel）、Mansell wheel（英語(yǔ)：Mansell wheel）、Mecanum wheel（英語(yǔ)：Mecanum wheel）、萬(wàn)向輪（英語(yǔ)：Omni wheel）、Tweel（英語(yǔ)：Tweel）、方輪（英語(yǔ)：Square wheel）、方向盤(pán)（船輪（英語(yǔ)：Ship"s wheel））、火車(chē)車(chē)輪（英語(yǔ)：Train wheel）、鋼絲輪（英語(yǔ)：Wire wheels）、滾輪（roller）

零件：軸、輪框（英語(yǔ)：Rim (wheel)）、輪胎、雪煉、輪組（英語(yǔ)：Wheelset (rail transport)）

因此產(chǎn)生的技術(shù)及概念：光碟、死亡輪、色環(huán)、摩天輪、重造輪子、紡輪（英語(yǔ)：Spindle whorl）、貨車(chē)輪效應(yīng)（英語(yǔ)：Wagon-wheel effect）、命運(yùn)之輪、獨(dú)輪車(chē)、輪軸、滑輪、法輪、風(fēng)火輪

歷史：馬、輪子和語(yǔ)言（英語(yǔ)：The Horse, The Wheel and Language）（書(shū)）、生物體的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)（英語(yǔ)：Rotating locomotion in living systems）、

理論：滾動(dòng)摩擦、簡(jiǎn)單機(jī)械、輪的尺寸（英語(yǔ)：Wheel sizing）

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