轮
提示：此条目的主题不是船。轮是以圆形的物体造成大为减少磨擦。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[1]。由轮衍生的现代技术还有螺旋桨、喷射发动机、飞轮、陀螺仪、涡轮机等。
轮的历史
编辑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年前左右在美索不达米亚、高加索及中欧等地出现，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[2]。
《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。辐条连接车毂（车轮的中心）和车辋（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[3]，在封印用的图案中也找到一个像是有辐条轮子的图案[4]，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[5]。
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
编辑当一物体受力，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。
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
编辑轮框
编辑轮框（rim）也称为车辋、轮圈、轮缘，是“轮子的外缘，固定住车胎的部分。”[6]。自行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
编辑轮毂（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
编辑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。
大部分的自行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·斯塔利将其应用在自行车上。
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
编辑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
编辑在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[7]
- Manuel Herrera de Hora，1906年的美国专利US836578[8]
- Louis Mékarski，1906年的英国专利GB190702860[9]
- William Morris，1915年的美国专利US1159786[10]
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
编辑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：
文化及其他领域
编辑
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。
参见
编辑相关条目
编辑参考资料
编辑- ^ 簡單機械. Content.edu.tw. [2017-03-14]. （原始内容存档于2014-07-17）.
- ^ Alexander Gasser. World's Oldest Wheel Found in Slovenia. Government Communication Office of the Republic of Slovenia. March 2003 [19 August 2010]. （原始内容存档于2012-07-14）.
- ^ Ghosh, A. (1989). An Encyclopedia of Indian Archaeology （页面存档备份，存于互联网档案馆）. New Delhi: Munshiram Manoharlal. p.337; Rao, L.S. (2005–06). The Harappan Spoked Wheels Rattled Down the Streets of Bhirrana, District Fatehabad, Haryana. “Puratattva” 36. pp.59–67.
- ^ See e.g. Molded tablet （页面存档备份，存于互联网档案馆） and Bull seal （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Harappa.
- ^ bookrags.com （页面存档备份，存于互联网档案馆） – Wheel and axle
- ^ Jewel, Elizabeth. The Pocket Oxford Dictionary and Thesaurus. Oxford University Press. 2006: 722 [2012-01-04]. ISBN 978-0-19-530715-3. （原始内容存档于2016-05-04）.
- ^ Wheel Structure. Original document: US808765 (A) ― 1906-01-02. Espacenet. [2017-03-08]. （原始内容存档于2020-04-09）.
- ^ Vehicle – Wheel. Original document: US836578 (A) ― 1906-11-20. Espacenet. [2017-03-08]. （原始内容存档于2020-09-21）.
- ^ Improvements in Spring Wheels for Vehicles. Original document: GB190702860 (A) ― 1907-07-18. Espacenet. [2017-03-08]. （原始内容存档于2020-09-21）.
- ^ Resilient Wheel. Original document: US1159786 (A) ― 1915-11-09. Espacenet. [2017-03-08]. （原始内容存档于2020-09-21）.
- ^ Hall, Adelaide S. A Glossary of Important Symbols in Their Hebrew: Pagan and Christian Forms. 2005: 56 [2013-06-18]. ISBN 9781596055933. （原始内容存档于2015-02-13）.
- ^ 威克. 中國公布官方「邪教名單」引發網友關注. BBC. 2014-06-03 [2021-07-15]. （原始内容存档于2021-10-09） （中文）.