这台既风雅又伟大的钢铁举动步伐，在出身之初却并不是冲着娱乐去的。
摩天轮的设计是为了与同期间的巴黎铁塔一较高下，不同于法国人对静态构造的执着，正引领着第二次工业革命的美国更乐意展示其强大的工业设计能力。虽然未能如巴黎铁塔一样平常成为地标建筑，但兼具都雅与娱乐的摩天轮成功走向了全天下。
天下上第一个 Ferris Wheel | Credit: Wiki
摩天轮紧张由巨大的轮体和遍布四周的座舱组成。
座舱，也便是我们乘坐的“小篮子”。它并不是牢牢固定在轮体上，否则随着轮体旋转，座舱就会高下颠倒，就像演习宇航员适应太空环境的离心机一样折磨，除非你乐意像滚筒里的仓鼠一样顺着滚动的座舱奔跑。
以是座舱也必须是活动的，这样才能担保搭客们乘坐时不会天翻地覆。根据轮体与座舱的连接办法，我们把摩天轮分为两种布局：重力式摩天轮和不雅观景摩天轮。
正常情形下，座舱和轮体的相对关系
重力式摩天轮
轮体和座舱之间是通过铰链连接，众所周知，铰链是许可几个连接件相对迁徙改变的机器装置，是机器机构里最常见的运动副没有之一。如果你用钉子把两个木棍钉在一起，恭喜你就得到了铰链+1。
钟表的指针、汽车的轮轴、门与门框的连接，都是通过铰链。把座舱悬挂在轮体上，无论转到哪个位置，都能利用重力浸染自然下垂，Ferris 所设计的第一个摩天轮便是这种布局，当现代界的大多数摩天轮也都是如此。
Steam图标便是铰链连接的两个杆件
不雅观景摩天轮
这是一种比较新型的布局，为数较少，个中最著名的例子当属位于英国的伦敦眼（London Eye）。
伦敦眼的座舱被设计成了胶囊形，由两条环形滑轨抓握着，伸出轮体。全体座舱被滑轨捉住，可以依赖滑轨自由迁徙改变，再加上座舱底部的配重，让座舱始终保持水平。
举个类似的例子，就像横握着装了半瓶水的塑料瓶，无论手臂摆动呈什么角度，瓶中的水始终会自由流动，直到规复水平面。
事理上来说，不雅观景和重力式摩天轮并没有差异，都是铰链连接。只是不雅观景摩天轮在工程量上更繁芜，换来的则是更大的承重能力。这两种摩天轮等分别哪里是铰，哪里是链，就留给有兴趣的小伙伴们自行思考啦。
处于不同位置的伦敦眼座舱
无辐式摩天轮
除了连接形式不同，近年来又出身了不同轮体形式的无辐式摩天轮，它没有巨大的支撑架，只剩下一个巨环高高耸立，整体看起来光滑简洁，极具未来感。
有时，为了担保足够的支撑力，摩天轮一部分轮体被置于地下，游客从地下进入摩天轮的座舱。巨大的轮体本身不会迁徙改变，而是座舱在外圈的轨道上旋转，或许把它看作一个环形的电梯更为得当。
常州枯木逢春摩天轮
位于常州，斥资1.5亿建造的枯木逢春摩天轮便是这样一个例子。虽几年前就已竣工，但不知为何永劫光没有投入运营。
另一个更加成功的例子同样在海内，位于山东潍坊的渤海之眼，是天下上最高的无轴摩天轮。
渤海之眼无辐式摩天轮，轮体并没有埋入地下，依然靠两侧支架支撑，虽然降落了不雅观感，但目前运营情形良好
其他的可能？
目前为止绝大多数摩天轮都要依赖巨型支架支撑，这与斜拉桥所需的Y形支架构造不谋而合，如果能将两种举动步伐合二为一，娱乐出行两着花岂不美哉。斜拉桥与摩天轮复合体系应运而生，永乐桥和天津之眼便是这种组合，这也是目前唯一实现这一构想的案例。
作为21世纪非著名空想家，笔者也设计了几款摩天轮供将来那些敢想敢做的人去实现（硬核预警）。
彩虹摩天轮
只有半个圆的摩天轮，虽说残缺也是一种美，但门票钱还请金瓯无缺。
设计者奥妙地利用曲柄滑块机构合营齿轮齿条副，将电机的圆周运动转化为半圆周往来来往运动，虽说看起来不繁芜，但可行性并不高，如何让杆件承担长期巨大的加速度和冲击载荷，须要对材料和构造进行大量设计。
心形线摩天轮
17世纪数学家笛卡尔用人间至美的心形线函数 r=a(1-sinθ) 俘获了瑞典公主的芳心，这台摩天轮完美地还原了笛卡尔的函数。由于采取了多自由度机构，须要多台电机合营完成，票价也要翻倍！
两着花摩天轮
“我是在哪部戏里，瞥见孙悟空是这样走的。”笔者低廉甜头的动图，须要读者发挥空间想象力，过大的轴径比，对动平衡的磨练极高，可能动不了几次就会把自己震垮，这样严重的设计毛病，再厉害的工程师恐怕也难以实现吧。（我是笑不出来，眼泪在往肚子里流，戏说不是胡说，做设计不能乱设计，静动不分，是非颠倒，这个设计者是要向全国公民赔礼的= =）
我们喜好各种各样的摩天轮，缓缓迁徙改变的巨轮呈现出一种动态的美感。
从原子构造到银河系，圆周运动充斥着宇宙的各个角落构成了我们的天下。一如相互啮合、永一直歇的齿轮般安谧而永恒，这或许是刻在人类基因中的美学，摩天轮授予了人们无限的遐想，时期的更迭、人生的起伏、归于平淡的感情，一起一落之间述尽人间沧桑，大概这便是摩天轮如此吸引人的缘故原由吧。
来源： 牛油果进化论
编辑：Quanta Yuan
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