轮 - Wikiwand
For faster navigation, this Iframe is preloading the Wikiwand page for .

维基百科,自由的百科全书

现代的车轮
现代的车轮
古代的三轮车
古代的三轮车
最早期的轮子,是用一大块圆木制成
最早期的轮子,是用一大块圆木制成

是以圆形的物体造成大为减少磨擦。如果配上,即成为的最主要构成部分。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英语Ship's wheel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引擎、飞轮、陀螺仪涡轮机等。

轮的历史

轮这种工具原来并不存在于大自然动物植物。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英语Ljubljana Marshes Wooden Wheel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。辐条连接车毂英语Hub(车轮的中心)和车辋英语Rim (wheel)(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英语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。

轮型战车,用多轮分散车重
轮型战车,用多轮分散车重

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

轮框英语rim (wheel)(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]脚踏车车轮英语bicycle wheel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。

在公元前一世纪在马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。

无毂轮英语Centreless wheel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

伊朗国家博物馆展出的一个有辐条的车轮。是在恰高·占比尔发现的,年代约在公元前第二世纪
伊朗国家博物馆展出的一个有辐条的车轮。是在恰高·占比尔发现的,年代约在公元前第二世纪

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。辐刀英语spokeshave就是制作这类木条的工具。后来辐条一般会指车匠英语wheelwright制作好的成品,就不是指所使用的材料了。

钢丝

钢丝轮英语wire wheel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英语wire rope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·斯塔利英语James Starley将其应用在脚踏车上。

采用钢丝轮的1957年MGA轿车
采用钢丝轮的1957年MGA轿车

轮胎

堆叠的汽车轮胎
堆叠的汽车轮胎

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英语inflatable structure,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,甚至也包括 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[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

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

印度国旗
印度国旗

文化中,轮常常用来表示循环周期反复的事物(例如脉轮法轮阴阳等)。

翅膀的轮(飞轮或翼轮)是进步的象征,包括巴拿马国徽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。

古埃及文化中,轮是用来表示太阳的符号[11]

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

中国网络上,有时也用“轮”或“轮子”指代法轮功以避开中国共产党网络审查

参见

相关条目

参考资料

  1. ^ 簡單機械. Content.edu.tw. [2017-03-14]. (原始内容存档于2014-07-17). 
  2. ^ 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). 
  3. ^ Ghosh, A. (1989). An Encyclopedia of Indian Archaeology. 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.
  4. ^ See e.g. Molded tablet and Bull seal页面存档备份,存于互联网档案馆), Harappa.
  5. ^ bookrags.com页面存档备份,存于互联网档案馆) – Wheel and axle
  6. ^ 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). 
  7. ^ Wheel Structure. Original document: US808765 (A) ― 1906-01-02. Espacenet. 
  8. ^ Vehicle – Wheel. Original document: US836578 (A) ― 1906-11-20. Espacenet. 
  9. ^ Improvements in Spring Wheels for Vehicles. Original document: GB190702860 (A) ― 1907-07-18. Espacenet. 
  10. ^ Resilient Wheel. Original document: US1159786 (A) ― 1915-11-09. Espacenet. 
  11. ^ Hall, Adelaide S. A Glossary of Important Symbols in Their Hebrew: Pagan and Christian Forms. 2005: 56. ISBN 9781596055933. 
{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}}
Listen to this article