公元前3000年，兩河流域的西亞文明已經知道車。在中國，車的發明晚於兩河流域，其年代不早於公元前15世紀。車輪的起源，可能受到早期人類生活或木頭或木柱滾動的啟發。
車輪誕生之初，以整段木頭作輪，與此不無關係。但是，就中國輪的起源而言，從公元前5000年起的新石器時代已有紡輪、陶輪，甚至經過雕琢加工的玉質珠、輪、環和璧。由此發展順序看，中國的車和車輪是獨自發展的。
輪，既可作為傳遞運動的機械，又可作為承載負荷或用以破碎它物的機械。在交通車中，輪既要運動又要載重。因此，古代人製造木質車輪的工藝要求是相當高的。《考工記•輪人》對春秋戰國之際製輪工藝技術作了詳盡記述，對輪的各部件(轂 、輻、牙)的形狀、規範、相互間尺寸比例及接合工藝，包括其中的科學道理都作了記載。其中，要特別指出的二點是：車輻入轂的深度應等於輻的廣度(「量其鑿深，以為輻廣」)；整個車輪製成後，車轂要向外側(或內側)隆起，就像鼓腫的大眼睛(「望其轂，欲其眼也」)。前者是保證木質輪結構堅固的數學法則；後者保證載重輪在崎嶇不平的道路上能扺抗其側向衝力、震動力或破壞力。
齒輪，一般用以改變傳動或轉動方向、速度及改變力矩。齒輪大量發現於戰國、秦漢時期。出土實物中，有戰國齒輪陶範、漢代鐵齒輪和青銅齒輪；從其形態種類言，有普通齒輪、棘輪和人字形齒輪，也有直齒正輪和斜齒輪。齒輪被廣泛用於磨、里程計、弓弩瞄準器和天文鐘等方面。還有一種凸輪，在古代也得到廣泛應用。它是一種具有曲面周緣或凹槽的機件。古代水碓、機碓中，轉動軸上裝有數組撥桿。撥桿不僅與主軸一起轉動，而且它撥動舂桿
(即從動桿) ，使舂桿往復上下跳動。這各組撥桿就起了凸輪作用。在記里鼓車、張衡創製的稱為「轉輪蓂莢」的天文儀器以及兒童玩耍的小風車上，都有類似的凸輪。
在某些機械中，齒輪與彈簧往往聯合應用。過去以為螺旋彈簧是歐洲的發明，片式彈簧和扭力彈簧為中國創製。近年考古證明，中國早在戰國時期就有螺旋彈簧。而明代茅元儀在《武備志》中，則繪畫出武器上起控制作用的齒輪與這種彈簧的聯合裝置，且稱彈簧為「 子」。片式彈簧、尤其竹製彈弓在弓箭、紡織機械、捕鼠器等方面，均被廣泛應用。
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