齿轮

齿轮（英语：gear或cogwheel）是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械零件，齿轮依靠齿的齧合传递扭矩。齿轮通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，传动方式是啮合传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点，齿轮机构在工业产品中广泛应用，其设计与制造水准会直接影响到工业产品的品质。
齿轮轮齿相互扣住齿轮会带动另一个齿轮转动来传送动力。将两个齿轮分开，也可以应用链条、履带、皮带来带动两边的齿轮而传送动力。齿轮一般由轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆和分度圆组成。
两个齿轮为外啮合齿轮机构时，转动的方向会相反，如右图。
为内啮合齿轮机构时，转动的方向会相同。

== 发展史 ==
人类对齿轮的使用源远流长，亚里士多德可认为是第一个系统论述这一机构的人。而阿基米德不仅对齿轮和蜗轮有详尽的论述，巴卜斯更记载了阿基米德通过一个蜗轮和九个齿轮的机构，使少数几个奴隶就将大船锡拉库西亚推下海中。
古印度的棉核剔除机构（现收藏于柏林博物馆）都含有齿轮机构。齿轮的具体发明人无史可考，而早期齿轮并没有齿形和齿距的规格要求，因此连续转动的主动轮往往不能使被动轮连续转动。为瞭解决这一问题，齿形发展为弧形，并通过减小齿距使被动轮获得连续转动，这使得齿轮机构的汲水装置十分普及。
由于钟表的出现和普及，人们产生了对齿轮定速传动的需求。由齿廓齧合基本定律：

一对齿廓的瞬时速比，等于该瞬时接触点的公法线截连心线为两段线段的反比。
和传动比恒定的条件：

过接触点所作两齿廓的公法线均须与连心线交于一固定的点。
所决定的齿形理论上是无穷多的，Olaf Roemer在1674年曾论述外摆线齿形，而后来工程师也提出了渐开线齿形（齿形为圆形的渐开线）。在1733年，Camus提出了着名的Camus定理：

轮齿接触点的公法线必须通过中心连线上的节点。一条辅助瞬心线分别沿大轮和小轮的瞬心线（节圆）纯滚动时，与辅助瞬心线固联的辅助齿形在大轮和小轮上所包络形成的两齿廓曲线是彼此共轭的。
1765年，Euler阐明了相齧合的齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。其后Savary完善了这一关系，形成了现在使用的Euler-Savary方程。1873年，Hoppe指出了不同齿数的齿轮在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了变位齿轮的基础。19世纪末，范成切齿法原理的提出使渐开线齿形最终战胜摆线齿形走上了大规模生产的道路。
1907年，Frank Humphris提出了圆弧齿形。圆弧齿形在使用寿命和减小尺寸方面有一定优势，因此在现代工业中也逐渐发挥作用。

== 特点 ==
相对于其他的传动装置（例如，摩擦传动等），拥有定传动比的齿轮在一些精密机械（例如，需要极其精确传动比的手表）中有很强的优势。在驱动装置和从动装置相临近情况下…