车轮和车轴作为一对，构成了所有简单机器中最重要的一对。车轴是一根圆柱杆，车轮是一个圆形的圆盘状物体，中心有一个孔，正好可以容纳车轴。大多数车轴设计为两端各有一个车轮。车轮绕着连接在某种车辆上的车轴转动。轮子的发明是人类历史上最重要的发明之一，其重要性与火的发现、文字和电的发展相似
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最早对轮式车辆的描绘可以追溯到公元前3500年左右。轮式车辆大约同时出现在现在的俄罗斯、美索不达米亚和欧洲，因此其确切起源地不得而知。车轮和车轴的起源可能比这更早，但没有考古证据证实或反驳这一点。

这种简单的机器在将物体从一个地方移动到另一个地方的过程中提供了巨大的机械优势。通过绕轴转动，车轮克服了因拖动其承载的负载而产生的摩擦力。车轮的机械优势是通过围绕其轴向车轮施加某种力来实现的。最早的轮式车辆是由人、马或其他动物牵引的战车和简易货车

在现代，人们可能会在几十种应用中找到一个车轮和车轴，而不费吹灰之力。汽车、自行车和几乎任何其他形式的地面运输都使用这种简单的机器。甚至飞机的起落架上也装有轮子和轮轴。办公椅、手推车和溜冰鞋都采用了这种装置的各种变体。

几个世纪以来，自从车轮和车轴发明以来，经过许多改进和调整，它们已经适应了许多用途。起锚机是一种常见的装置，使用一根绕在粗轴上的绳子。通过转动车轮（通常在其圆周上配备有间隔开的手柄），获得了巨大的机械优势，可以移动或提升重物。齿轮与车轮和车轴耦合，使力在动力源和车轮之间倍增。例如，一辆简单的自行车，其机械优势是施加在踏板上的功的几倍。