轮子一定是圆形的吗

我们已经知道，车轮之所以是圆的，是因为要使轮缘到轮子中心的距离都相等。那么，轮子一定是圆形的吗？有没有可能是别的形状呢？

在齿轮传动系统中，如果一对齿轮都是圆形的，那么通过齿轮的传动，可以改变转速。譬如主动轮是50齿，被动轮是100齿，那么，当主动轮转100圈时，被动轮转动的圈数应该是50。被动轮的转速虽然慢了，但它的转动仍是均匀的。如果我们希望转动不均匀，该怎么办呢？这时我们就要用非圆形轮了。

椭圆齿轮就是非圆形轮的一种。由于椭圆上的任意一点到两个焦点的距离之和是常数（设为2a），如果两个椭圆齿轮的大小和形状都一样，只要将齿轮两个轴心间的距离调节为2a，并且把轴心定在椭圆齿轮的一个焦点的位置上，那么，啮合点到两轴心的距离之和必等于2a。也就是说，齿轮能正常地运转。再来看看右边被动轮的转速。从图1到图2，主动轮转了约24°，而被动轮转了约45°；从图2到图3，主动轮转了90°，被动轮大约转了140°；从图3到图4，主动轮又转了90°，而被动轮却只转了40°。尽管都是转了半圈，但被动轮的转动是先快后慢。

在自动化生产中，常常用到一种叫做“凸轮”的零件。轮周上各点到轴心的距离，并不是相同的，如图5。在它的边上紧靠着一个机件G，在它转动时，从（1）～（4）先是将G外推，然后到（5）又突然收拢，这样不断地重复着，就可以自动控制某个动作。

所以，任何事物都不是绝对的，轮子也不例外，在科学发明与创造中，尤其不能受到自然常识的限制，应该让思路更加开阔一些。

关键词：圆 椭圆 凸轮