车轮为什么是圆的(为什么汽车轮胎是圆的？)

题图来自Unsplash，基于CC0协议

本文目录

正文

1、为什么汽车轮胎是圆的？

这个问题相当有意思，基本上算是一个对车轮设计的刨根问底式探究了。关于车轮为什么是圆的这种问题，要讨论的问题就很多了，不仅仅是物理学，恐怕更要从车轮诞生的历史来说起。

在轮子还没有被发明之前，人们搬运重物只能靠在地上拖动，重力和摩擦力没有任何途径能够被减小，因此搬运是一件十分耗费人力的事情。在劳动实践中，善于观察的人类发现只要在重物下面枕上多根圆木，就可以轻松拖动重物，因此这种方式一时间就得到了广泛的运用。不管是我国古代书籍中记载的劳动场景还是古埃及人建造金字塔时，都曾大规模使用过这种运物方式。原木滚动可以将滑动摩擦巧妙地转变成滚动摩擦，因此摩擦力大大降低，这就是省力的基本原理，同样也是车轮的最早原型。但是这时候的“轮子”并没有轴，效率依然不算特别高。

原木滚动并不能算真正意义上的车轮，因为原木是一直在相对于货物向后移动的，也就是说需要人们不断地将最后面的原木搬到最前面去，才能让它们重复地进行工作。那么有什么办法可以一劳永逸地利用滚动摩擦呢？有一种说法是6000年前在美索不达米亚、高加索及中欧等地出现了真正的车轮，它的基本原理和今天的车轮没有什么区别，结构分为“轮”和“轴”两部分，轴与货物相对静止，而轮围绕轴做旋转运动。早期的轮子是木制的，其实就是一整截圆木。

自从车轮诞生之后，给人类的生活带来了很多变化，它不仅推动了人们提升了货运效率，还促进了机械结构的发展，进而出现了类似齿轮、纺车、水车等等的发明和进化。可以说车轮结构是一项人类历史上意义重大的发明。当今社会我们看到的车轮似乎早已觉得平淡无奇，但其实已经是非常高科技的产物。

在本质上，滚动利用的就是力矩效应，让物体以尽可能避免产生静摩擦的方式向前进行翻滚运动。滚动时，物体与地面的接触点作为支点（中心点），施力点与支点间的垂直距离就是力臂，这样就形成了一个滚动力矩。也就是说这要能在一个物体上产生支点、施力点和力臂，就可以让它滚动。

对于古代的原木来说，支点是原木的触地点，施力点是原木与石块的接触点，而力臂是原木截面的直径。

对于现代车轮来说，支点是轮胎与地面接触点，施力点是轴心，而力臂是车轮的半径。

也就说，其实不光是圆形，还有很多其他形状的物体都可以在地面上滚动，比如椭圆、多边形等等。但不同形状的物体在滚动时所表现出的运动特性是完全不一样的，只有圆形表现出的各项特性才最符合我们在运送重物时的需求。那么圆形车轮具体都有哪些优势呢？

1、旋转过程中力臂长度始终相等（近似于圆心至车轮触地点），这样只要控制驱动车轮的力，就可以控制车轮的输出力矩，也就是我们所说的轮上扭矩。

2、车轮转动到任何一个角度，圆心到地面的距离都是恒定的，这样就不会造成圆心（也就是轴心）上下浮动的问题，否则的话车辆就会出现上下跳动的情况。（想象一下那样驾驶的感受，是不是很刺激）

3、圆滑的轮廓和恒定的半径决定了它在滚动时，前进速度也是平滑线性的，而不会出现忽快忽慢的情况。

当代汽车的车轮设计已经相当的成熟，其工艺也日渐复杂。看似平常的车轮上每一个细节都体现了人类伟大的智慧。

轮胎

车轮的最外层边缘，由橡胶材质构成。轮胎的作用就是直接与地面接触，增加摩擦力，并承担一部分减震的功能。

轮框

也就是安装轮胎的基座。轮框的圆度非常重要，因为它是构成车轮形状的主要因素，由于轮胎是软的，因此轮框才是直接决定车轮圆度的关键部分。

轮毂

也就是车轮的中心部分，轮毂的作用是连接中心轴承和轮框，使轮框的几何中心始终与轴心重合。如今出于轻量化和美观的目的，轮毂的造型也是最有设计感的部分，当然制作工艺也越来越复杂。

轴承

轴承是将静态车身与动态车轮相连接的重要部分。可以说有没有轴承设计是区别轮子与原木的重要标志。

综上所述，汽车轮子设计成圆形是祖先们的智慧留给后人的灵感，是最省力也最舒适的一种方式。许许多多今天司空见惯的东西上面其实都能见到它们过去的影子，有机会我们再接着聊。

只讲真话的硬核系说车，关注“马头人车库”

2、汽车轮胎为什么是圆的而不是方的？如果是方的会怎样？

汽车轮胎为什么是圆的而不是方的？这个看似简单的问题，其实上还是有很多可以讨论的空间的。

轮胎之所以做成圆形的而不是做成方形的，最主要的一个原因就是圆形轮胎所产生的滚动摩擦力要远小于方形轮胎所产生的滑动摩擦力。

再者，车轴的中心是被安装在圆心上的，而且我们都知道圆周上任何一个点到圆心的距离都是相等的，换言之，圆形的每条半径都是相等的。那么，当车辆在路面上行驶的时候，车轴离开地面的距离都是相等的。

因此，车上的乘员也都将被车辆平稳地拉着走，所以乘坐舒适性也就好很多了。再者，现代汽车可以做到飞快滚动，而作为基础设施的滚动轴承钢减少了大量的摩擦力也起到了非常重要的作用。

假设说轮胎是方形的，那么轮胎将不会产生滚动摩擦力，而是会产生滑动摩擦力，对于轮胎的磨损必然很大，如此一来，车辆如果想行驶在路面上就需要更大的动力性能输出，也会多出很多不必要的油耗，产生的胎噪肯定也会很大。

与此同时，方形轮胎的磨损必然会大于圆形轮胎，所以方形轮胎的使用寿命就会很短，一方面使得车主用户的使用成本变高了，另外一方面也降低了整车的质量表现。采用方形轮胎的车辆，乘坐舒适性也很差，因为方形轮胎的对角线距离和两条平行边的距离不相等，坐在车内的乘员会感到很大的颠簸。

古代人从很早开始就在使用圆形轮胎了，无论是马车，独轮车还是其他类型的车辆，人们从古至今使用的都是圆形轮胎。除非有人想搞创意设计，不然的话，圆形很有可能将永远都是轮胎的唯一造型。

3、车轮为什么是圆形的为什么不是方的？

方的话，以正方形中心为轮轴，轮子转动的时候，由於正方形中心到外周的距离不一样，车子行走的时候会高低震动，这是很不舒适的圆形的话，不论轮子怎麼转，轮轴与地面的距离始终是轮子的半径，轮子外延到轴的距离相等这样车子就能稳稳得走了

4、车轮为什么是圆的？

有人说三角形和四边形的车胎也可以滚动啊，但是我们都知道从舒适度上看，肯定是圆形的更舒服。从科学的角度有以下原因：从力学角度看：

1、做成圆的,轮子是在地上滚动,阻力很小,车的重心是在一条直线上,只需提供动力克服滚动摩擦力即可让车子动起来。

2、如果换成其他形状必然会使车的重心上下移动,而上下移动是需要外力提供动力的,这样很多力就被浪费了。

3、做成圆形是最省力的。

5、车轮为什么要做成圆形的?用数学的方式回答车？

无论是大街上的汽车，还是在铁路上跑的火车，更是在天上飞的飞机，它们都有一个共同点——轮子都是圆的。想知道车轮为什么是圆的，就要先了解一下圆的特点了。圆的圆心在圆的中间，从圆心到圆上任意一点的距离都是相等的，这个相等的距离叫做圆的半径，这样就可以定论为：“在同一个圆中，所有半径都是相等的”。因此，人们就把车轮做成圆形，并使车轴通过圆形车轮的圆心，当车轮在地面上滚动时，车轴离开地面的距离就总是等于车轮的半径，这样车在行驶的时候才会平稳。而且，圆形可以减小摩擦力，从而达到省力提速的作用。同时车的四只圆轮保证了车的重心稳定，那么车也就不会因为重心起伏而消耗动力了，这也达到了节油的目的。由上可知：圆形正是因为有了这些优点，才会被车轮所采用。看来生活中的数学问题真是不少呢，以后我一定要更努力的学好数学，并把数学知识更好的运用到实际生活中。

6、为什么车轮都是圆的？

主要有两个原因，省力和平稳。车轮的使用，是人类文明史的一个重大进步。 车轮可以省力，因为圆形可以减少摩擦阻力,加快速度.提高效率，就是车轮的重大优点： 以滚动来代替人类和畜力的体力负重。 物体在运动中，重心保持不变，不会因为重心的起伏消耗动力（人力或畜力）。圆有这样一个特性：圆心到圆周上任意一点的距离都是相等的，这个相等的距离，叫做半径。也就是说：“在同一圆中，所有的半径都是相等的。”因此，人们把车轮做成圆形的，并使车轴通过圆心，当车轮在地面上滚动时，车轴离开地面的距离就总是等于车轮半径那么长。这样行驶起来才会平稳。扩展资料：车轮发展及进化人们最初发明的一种“轻撬”，它的特点是借助滑杆在地上滑动的。当时在几乎没有道路的荒原山上拽这种橇仍然是很困难的。有一天，狂风大作，有人发现在风的吹动下，圆滑的石头或圆木滚动的比别的东西快。这个自然现象给人们很大启示，人们用石斧把圆木截短，并把砍下的两端圆木在中间个凿一个圆洞，再在洞里穿上一根细一点的木棍把它们连接起来。这样，一种滚子橇被制造成功了，用它拖东西比过去那种轻橇又轻快多了，这种滚轮出现于公元前2000年左右。当用这种滚轮装运太重的物品时，就会被压裂，因此，后来人们又想到这种轮子套上铜箍或铁箍。相传大约在公元前3000年，中亚地区就已经使用带轮的车，但当时文明发达的埃及并不知道，仍是用滚木为轮拖运货物，公元前1600年时，北方的海克索斯人用马拉战车进攻埃及，使埃及人大吃一惊。从此，埃及人也开始使用带轮的车。并首先使用了轮辐和轮缘来加固车轮。不过当时还都是木制的，后来随着钢铁的出现，木轮发展成为钢制轮，外加橡胶轮胎，内充空气，车轮日臻完善。

7、为什么汽车的轮胎是圆而不是方的呢？

车轮做成圆形而不是放行主要是基于舒适性和经济性考虑。

根据圆的几何性质:同圆的半径相等。当车轮在平地上滚动时，轮轴始终处于同一高度的平面上，乘坐的人就不会有上下颠簸的感觉，很舒服。如果车轮是方的，也可以走，但是一高一低，容易颠簸。

另外，圆形的轮子在运动过程中是滚动摩擦，摩擦力小，相应的油耗也会更低。