几乎任何带有旋转部件的东西都有齿轮。汽车的变速箱和发动机包含多个齿轮。如果你打开录像机往里面看，你会发现里面装满了齿轮。发条钟和摆钟中也有几个齿轮，特别是如果它们带有铃铛或风铃的话。如果你家外面的功率计有一个透明的盖子，你可能会看到它包含 10 到 15 个齿轮。发动机和马达产生旋转运动的地方到处都有齿轮。

　　本文将教您有关齿轮比和齿轮系的知识，以便您能够理解每个齿轮的作用。

　　让齿轮运转起来

　　齿轮通常用于以下四个目的之一：

　　反转旋转方向

　　提高或降低转速

　　将旋转运动转移到新的轴。

　　使两个轴同步旋转。

　　理解齿轮比概念

　　如果您理解圆周长的概念，那么掌握齿轮比的概念就很简单了。请记住，圆的周长等于圆直径乘以 Pi(Pi 等于 3.14159……)。因此，直径为 1 英寸的圆或齿轮的周长为 3.14159 英寸。

　　假设您有另一个直径为 0.635 英寸(1.27 英寸/2)的圆，并以与下图相同的方式滚动它。由于它的直径是所示圆的一半，因此它必须旋转两圈才能跨越相同的 4 英寸线。这解释了为什么两个齿轮(一个是另一个的一半)的齿轮比为 2:1.较小的齿轮必须旋转两次才能覆盖与较大齿轮旋转一次相同的距离。

　　实际生活中大多数齿轮都有齿。齿有三大好处：

　　它们可防止齿轮滑动。因此，齿轮连接的轴始终彼此精确同步。

　　它们可以精确确定齿轮比。只需计算并除以两个齿轮上的齿数即可。因此，如果一个齿轮有 60 个齿，另一个齿轮有 20 个齿，则这两个齿轮之间的齿轮比为 3:1.

　　它们使得两个齿轮的直径和周长的微小偏差都无关紧要。即使直径有一点误差，齿轮比仍由齿数决定。

　　齿轮比的作用

　　齿轮比的主要功能是通过提高速度来降低扭矩，反之亦然。您的车辆不会以较高的齿轮比行驶，因为早期加速需要的扭矩大于马力。另一方面，较小的齿轮比在高速公路上行驶时并不有利，因为速度比扭矩更重要。因此，齿轮比可能被视为扭矩和速度之间的折衷。

　　其他齿轮应用

　　如果想要实现高齿轮比，蜗轮是最佳选择。螺纹轴与蜗轮中的齿轮齿接触。每当轴完成一次旋转，齿轮就会前进一个齿。如果齿轮有 40 个齿，则齿轮比为 40:1.非常紧凑，例如挡风玻璃雨刷。

　　机械里程表是蜗轮普遍使用的另一个领域。

　　齿轮越大扭矩越大

　　扭矩是通过将圆周力乘以齿轮半径计算得出的扭转力测量值。这意味着大齿轮的扭矩比小齿轮大得多，因为它们的半径更大。

　　行星齿轮简介

　　齿轮还有其他几种用途。行星齿轮系是一种专用齿轮系。行星齿轮解决了下面描述的问题。假设您想要一个 6:1 的齿轮比，输入和输出以相同的方向旋转。

　　行星齿轮组也很有趣，因为它们可以根据哪个齿轮用作输入、哪个齿轮用作输出以及哪个齿轮保持静止来产生不同的齿轮比。例如，如果输入是太阳齿轮，而我们将输出轴连接到行星齿轮架，同时保持齿圈不动，则会得到不同的齿轮比。在此示例中，当行星齿轮架和行星围绕太阳齿轮旋转时，太阳齿轮必须旋转七次，行星齿轮架才能完成一次旋转。这是因为行星齿轮架以相同的旋转方向绕太阳齿轮旋转一次，从而使太阳齿轮少旋转一圈。在本例中，减速为 7:1.

　　您可以再次重新安排一切，但这次保持太阳齿轮固定，从行星架获取输出，并将其连接到齿圈的输入。这将导致齿轮减速为 1.17:1.自动变速器使用离合器和制动带使齿轮组的不同元件保持不动并调整输入和输出，从而使用行星齿轮组产生各种齿轮比。

　　行星齿轮运转

　　考虑以下场景：您有两个红色齿轮，您想让它们保持同步，但它们之间有一段距离。如图所示，如果您想让它们以相同的方向旋转，您可以在它们中间插入一个大齿轮。

　　或者，如果您希望它们以相反的方向旋转，则可以使用两个相同尺寸的齿轮。

　　然而，在这两种情况下，预计附加齿轮会很重，必须为其制造轴。在这种情况下，通常使用链条或齿形带作为补救措施。

　　链条和皮带的优点是重量小，能够通过一定距离区分两个齿轮，并且能够在同一链条或皮带上连接多个齿轮。

　　在汽车发动机中，单齿皮带可能接触曲轴、两个凸轮轴和交流发电机。如果必须使用齿轮代替皮带，那么难度就会大得多。