给我几个齿轮，我能转动整个“太阳系”！
如果你打开过机械手表的后盖，看着无数小巧精密的齿轮以不同速度转动的时候，无论你是否对机械装置有研究，都一定会被它们吸引。这些错落有致的齿轮中，仿佛蕴含着某种机械装置特有的美感，让人流连忘返。
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为啥齿轮转动有如此大的魔力？
从应用层面上来说，齿轮组可以说是应用最广泛的机械结构了
就拿最常见的直齿轮 图片 | 图虫创意 除了作为机械手表的传动装置，生活中常见的电风扇、自行车、电梯、汽车减速箱这些大大小小的机械中也都有齿轮的参与。说得夸张点儿，只要是涉及精确的“转动”，齿轮都可以掺一脚。 齿轮组还经常被当做电机的减速器，提高输出扭矩 电机减速箱 | 图虫创意 当然，这只是最基础的传动手段。把两个齿轮的齿倾斜45°就会变成锥形齿轮 斜齿轮传动 | giphy.com 再进阶一点，有一种比较另类的蜗轮蜗杆 蜗轮蜗杆传动 | giphy.com 从工艺层面上来说，齿轮的生产加工非常复杂。虽然人类在公元前就已经开始使用齿轮，但由于技术和工艺的限制，直到19世纪末，我们最常用的渐开线齿轮 渐开线齿轮啮合 | Wikipedia 仔细观察就会发现，这种齿轮的齿并不是梯形，而是两边呈现出一定的弧度 齿轮除了实用，本身还是一件精致的工艺品。当许多不同种类的齿轮结合成一个精密复杂的系统时，向人们传达的是理性与感性并存的美感。 齿轮除了传动，还可以创造一个“星系” 既实用，又美观，齿轮可以说是怼到了每个人的G点。如果脑洞再大一些，你还可以玩一波大的——比如，用齿轮创造一个“太阳系”。 不信？果壳实验室就做了一个“太阳系”，这可能是实验室做过最精密的装置了！一起看看吧～ 通过多级齿轮啮合的结构，我们模拟了太阳系中八大行星的运动规律 太阳系八大行星数据 | MIT 在齿轮传动过程中，相互啮合齿轮的转动速度和半径成反比，也就是说，半径越大的齿轮转的越慢 听起来很复杂？其实很简单。就好比自行车，自行车的前齿轮比后齿轮大的越多，也就转得更慢。虽然自行车的齿轮是通过链条连接的，但本质是一样的。 图片 | giphy.com 为了让齿轮沿着装置主轴错落有致的分布，相邻两个行星需要靠4个齿轮进行传动，这就需要比较严谨的计算了。 假设半径为rA齿轮A以ωA的转速转动，另一个半径rB的齿轮B与它啮合，B的转速就是： 再让第三个半径为rC的齿轮和B同轴转动，所以C和B的转速相等 。最后，再让第四个半径为rD的齿轮D和齿轮C啮合，齿轮D的转速也就可以计算出来了： 将啮合的齿轮和同轴的齿轮交错组装在一起，通过调整每个齿轮的半径大小，就能够设计出符合需求的传动比 重点来了行星齿轮组 行星齿轮组 | giphy.com 当恒星轮和齿圈以不同的速度转动时，形成的转速差就会带动行星轮同时和两者啮合，产生自转和公转，输出一个同轴但不同速的转动。 行星齿轮组也是变速箱的核心 行星齿轮组除了可以模拟星系中天体运动的规律，在汽车的AT变速箱中还有更大的用处。 和视频里“太阳系”中“地球”的运动相似，对于单独一组行星齿轮组来说，如果用发动机的转轴来驱动恒星轮，把外圈固定，三个行星轮的中心就会共同输出一个比发动机更低的转速。 9AT变速箱1挡原理
