车轮的形状特点
车轮是指固定轮胎内缘、支持轮胎并与轮胎共同承受负荷的刚性轮。车轮主要由轮毂、轮辋、轮辐等组成。轮毂连接车轮和车轴，负责轮胎和车轴之间动力传递。轮辋是车轮中安装固定轮胎的部件。轮辐支撑连接轮毂和轮辋，同时起到支撑轮辋的作用。车轮按轮辐结构不同可分为辐板式车轮与辐条式车轮。辐板式车轮是目前应用最为广泛的轮毂形式，它将轮辋和轮辐铸成一体，具有质量轻、尺寸精度高等优点，能改善车轮的空气动力学特性，降低汽车油耗。车轮的类型按照材质的不同，可分为钢制车轮和轻合金车轮，轻合金车轮又分为铝合金车轮和镁合金车轮。此外，车轮还有单件式、两件式、三件式等不同结构，不同结构在设计和应用上各有特点。
圆形在运动中的优势
圆形在生活中具有多种应用，其形状和结构能提供美感、稳定性、方便性、功能性和创造性等方面的优势。在产品设计中，圆形的装饰性设计能给用户带来亲近感，塑造简约的设计风格，传递自然、质朴、节制的产品气质。在力学方面，圆周运动中物体的速度方向始终与圆的切线方向一致。圆形具有旋转对称性和轴对称性，无论如何旋转或改变方向，其形状和功能都不会改变，有助于提高车辆的稳定性和操控性能。利用圆可以采用重复、渐变、对比等设计构成手法来塑造生动活泼的节奏和韵律感。此外，在体育运动中，圆形态效率高、独立性好，群体形态效率相容性差、相对稳定性差、与其他物体之间极易产生运动。
车轮设计成圆形的原理
车轮之所以设计成圆形，是因为圆形具有许多独特的几何特性。首先，根据圆周角定理，在任意一个圆中，其圆内任意两个不重叠的弧所对应的圆周角的度数和恒等于360度，这使得车轮可以均匀地分布压力，确保车辆在行驶过程中保持稳定。其次，圆形具有旋转对称性和轴对称性，这意味着无论车轮如何旋转或改变方向，其形状和功能都不会发生改变，这种对称性有助于提高车辆的稳定性和操控性能。再者，圆形车轮在滚动时，与地面接触的点始终位于其中心，能够最大限度地减少摩擦力，从而降低能量消耗并提高效率。此外，轮框的圆度非常重要，因为它是构成车轮形状的主要因素，轮胎是软的，轮框才是直接决定车轮圆度的关键部分。轮毂是车轮的中心部分，其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。
非圆形车轮的缺陷
非圆形车轮存在诸多缺陷。例如勒洛三角形车轮，其中心点的运动轨迹不是一条直线，而是做着上升和下降的循环运动。为避免车子在行驶过程中出现摇晃，就不能使用原来的轴承，必须特制一根轴承，随着中心点的运动轨迹来做出调整，这增加了制造的复杂性。此外，三角形轮子的自行车会受到地面的限制，在平整的水泥地上速度不会太快，而且太费体力。三角形形状的零部件更容易被磨损和损坏，后期需要不断的维修和养护，成本远远高于圆形的零部件。当勒洛三角形被制成一个零部件时，在使用的过程中，它突出的三角形顶角会因消耗和磨损而变得圆润，最终整个零部件还是会变成一个圆。在起重机天车车轮中，非圆化主要有踏面磨损脱皮、局部塑性变形、踏面局部凹陷、车轮圆周多边形化等情况，这些都会影响车轮的正常使用和安全性。
圆形车轮的发展历程
据英国科学史家李约瑟考证，约在四千五百年到三千五百年前，中国出现了第一辆车子。《左传》中提到车是夏代初年的奚仲发明的，如果记载属实，那是四千年前的事情。在殷代文物中，也发现了殉葬用的车，当时的车子由车厢、车辕和两个轮子构成，已经是比较成熟的交通工具。中国古代有传说是轩辕黄帝把木头插在圆轮子中央，使它运转，从而造成车辆，但此说法的真实性有待考证。车轮的形状历经了从木头制造的四方形、椭圆形到圆形的演变过程。最早的轮胎是由木头制造的，后来为增强车轮的耐磨性，发明了在木制车轮外侧包裹一层锻造成圆弧形状钢板的技术。随着橡胶的发现和应用，车轮逐渐由木头制变成了橡胶制造。充气胎的出现解决了实心胎行驶不稳的问题，但充气胎存在爆胎的问题。至今，人们仍在不断探索更先进的车轮技术，如免充气轮胎等。
