轮轴是六种简单机械之一，是文艺复兴时期的科学家绘制希腊时期的科学文献时所识别出来的。轮轴可视为是轮和轴的组合，二者一起旋转，力可以从轮传递到轴，也可以从轴传递到轮。一般会用轴承固定轴的位置，而又使轴可以旋转。亚历山大的希罗将轮轴列为五个可以提升重物的简单机械之一。一般认为他所指的是起重辘轳，可以回转把手，以省力的方式用绳子将重物提高，例如将井里的水桶提到井口。轮轴可视为另一种特别的杠杆，其施力是和轮轴的切线平行，轮轴的中心为其支点。轮轴的机械利益（英语：mechanical advantage）是其施力位置距轮轴中心的距离比值，也是轮的半径和轴的半径的比值。轮轴有二种用途，一种是在轮上施力，是省力的机械，但较费时（例如门把和鱼竿的卷线器），另一种是在轴上施力，是省时的机械，但较费力（例如脚踏车的后轮或汽车的传动轴）。轮轴和滑轮都属于简单机械，而且两者都是由绕着中心轴旋转的圆轮组成。轮轴中强调的是轮和轴之间施力的关系，也常会将数个大小不同的轮放在同一轴上，绕同一轴旋转；滑轮中的圆轮边缘有凹槽，上面会缠绕绳索，再拉到其他的滑轮，主要是透过绳索在各滑轮中传递力及动能。轮轴可以被看成杠杆，其原理可以根据杠杆平衡条件来分析。设轮（通常是较大的那个）的半径为 R {displaystyle R} ，施加在轮上的力为 F 1 {displaystyle F_{1}} ；轴（通常是较小的那个）的半径为 r {displaystyle r} ，施加在轴上的力为 F 2 {displaystyle F_{2}} ，则根据杠杆平衡条件，有F 1 R = F 2 r {displaystyle F_{1}R=F_{2}r} ,即F 1 F 2 = r R {displaystyle {cfrac {F_{1}}{F_{2}}}={cfrac {r}{R}}} .
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