＂小齿轮”大天下——帮你了解乐高齿轮
小小的齿轮自诞生的那天起，就在人类社会扎下了根，随着科技的发展，齿轮发挥越来越大的作用，没有一种机械装备是离得开齿轮的。 在乐高器材中也有不少的类型齿轮，下面我们简单地介绍乐高齿轮在实际的机器人搭建中的作用与意义。
从根本上说，齿轮是将旋转运动从一根轴传递到另一根轴的装置。某些形式的齿轮也可以将旋转运动转化成直线运动。乐高齿轮的出现，实际上比科技系列（Technic）和专家搭建系列（Expert Builder Line）还要早，可以追溯到上个世纪60年代的奇丽齿轮套装（Samsonite gear wheels）。下面介绍下各种不同齿轮的功能和用法。
齿数比
看最简单的例子，如果一对齿轮的齿数相同，输入轴和输出轴会以同样的速度转动。事实上，在大多数情况下，齿轮的作用是在保证优越的机械性能下改变各个轴的速度。就像在乐高中用的简单齿轮一样，只要数出每个齿轮的齿数，用输出齿轮的齿数除以输入齿轮的齿数，我们就能计算出齿数比。例如，输入齿轮是8个齿、输出齿轮是24个齿，那么齿数比就是24/8=3。标准表达方法是用与1相比较的带分号表达式，写成3:1。
齿数比3:1是什么意思呢？首先，这是轴的转速比，齿数少的齿轮转的更快些，在这个例子里，8齿齿轮的速度是24齿齿轮的3倍。其次，扭矩比与齿数比是反比例关系，在这个例子里，8齿齿轮的扭矩是24齿齿轮的1/3。
当你使用齿轮提高转速时，扭矩会减小，这叫做“齿轮增速”，可以用这种方式来保护下游的组件，使其免受电机大扭矩的冲击。当使用齿轮降低转速时，扭矩会增大，这叫做“齿轮减速”，可以使用这种方法利用小电机或曲柄来提升重物。有时，你也会选择既不增速、也不减速，只是使用齿轮将扭矩从一点传递到另一点，在这一过程中转速和扭矩都不会发生变化。
直齿轮
直齿轮用于两根平行的轴上。在下面的动画演示中，安装在绿色轴上的灰色齿轮是驱动轮，安装在黄色轴上的红色齿轮是从动轮。注意看，这两个齿轮的的速度比是3:2，这和它们的齿数比24:16是一样的。再注意看，齿轮上每个齿的轮廓不是平直的，我们称之为渐开线，这种形状可以使齿轮做相对的转动，而不是滑动，这样可以最大限度地减少摩擦力，提高传动效率。我们还会看到，每根轴都有两个Technic砖块像轴承一样起支撑作用。一般来说，每根轴至少需要2个轴承支撑来平衡齿轮的载荷（尽管每个轴销都可能降低使用效率）。轴承（就像黑色的砖块）越靠近齿轮，其支撑作用就越有效。在齿轮的两侧设置支撑轴承（就像蓝色的砖块）效果要好于把轴承设置在齿轮的一侧。一对直齿轮的作用之一，就是让输出轴与输入轴以反方向做旋转运动，这一点在动画演示中可以清楚地看到。直齿轮是Technic组建中最常见的齿轮。
锥齿轮
锥齿轮用在两根轴不平行的情况中。锥齿轮可以在两根轴成任意角度的情况下使用，但是LEGO的锥齿轮只使用于两根轴垂直的情况。在下面动画演示中，安装在黄色轴上的红色齿轮是驱动轮，安装在绿色轴上的蓝色齿轮是从动轮。两个齿轮的齿数相同，这两根轴的转动速度也相同。锥齿轮的轮齿形状复杂，在支撑轴上产生的力也很复杂。因此，相对于直齿轮来说，在锥齿轮的支撑轴上使用合适的轴承更为重要。一般来说，每根轴至少需要2个轴承支撑来平衡齿轮的载荷（尽管每个轴销都可能降低使用效率）。轴承越靠近齿轮，其支撑作用就越有效。在动画演示中，使用了一个特殊的齿轮箱来实现这个支撑作用。Technic组件中锥齿轮是第二大常用齿轮类型。
涡轮
可以把涡轮想象成只有1个齿的齿轮。乐高的涡轮是与直齿轮配合使用的，两根轴相互垂直。涡轮具有一些和其他齿轮不同的特性。首先，涡轮只有1个齿，涡轮组的齿数比就是配合齿轮的齿数，如，1个涡轮和40齿的直齿轮配合使用，齿数比就是40:1，因此使用涡轮可以实现很大程度的减速。其次，与其它齿轮相比，涡轮的摩擦力较大（传动效率也较低），这是因为涡轮的齿面与相配合的齿轮齿面之间是滑动摩擦，负载越大，摩擦力也越大。最后，涡轮不能（一般来说）被反向驱动。在动画演示中，是绿色轴上的蜗轮在驱动红色轴上的蓝色直齿轮，但是如果你转动红色轴，蜗轮是无法被驱动的。这个特点在需要锁止位置的场合很有用，比如使用曲柄升降闸门时。最后要注意的是，蜗轮会沿着支撑轴产生推动涡轮移动的轴向力（如动画演示中的绿轴），因此需要在轴上设置防止其滑动的装置。
