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1. 齒輪的作用
機械設計中齒輪的作用一覽表（表2-1）
表2-1 齒輪的作用| 齒輪的典型功能 | 説明 |
| 改變旋轉軸的方向 | (已在第一講說明過) |
| 把旋轉運動變為直線運動 | (已在第一講說明過) |
| 改變旋轉方向（順時針、逆時針） | 這一講進行說明 |
| 改變旋轉數（減速、增速） | 這一講進行說明 |
| 改變旋轉力量（增加扭矩、減小扭矩） |
通過多個齒輪的嚙合，可以改變輸入軸和輸出軸的旋轉方向以及旋轉數。在這一講，將對廣泛使用的圓筒齒輪進行說明。
2. 旋轉方向的定義
機電工程學的設計中使用到齒輪時，一般給動力源裝配發動機。發動機的旋轉方向即發動機軸飛速旋轉時看到的軸的旋轉方向。（圖2-1）
順便提一下，一般情況下，右轉即為順時針CW（Clock Wise），左轉即為逆時針CCW（Counter Clock Wise）。
圖2-1 發動機旋轉方向的定義
作為機械設計師，在給電機設計師和軟件設計師傳達信息時，告知發動機的旋轉方向是非常有必要的。
但是，與發動機不同，觀察齒輪的角度發生變化，旋轉方向的定義也會發生變化。向第三者用圖說明機構的動作時，必須要統一看圖的方向進行說明。（圖2-2）
圖2-2 在被指定的角度下所看到的齒輪旋轉方向的定義
"CW，CCW是機電工程產品開發時經常出現的關鍵詞，請務必牢記 !"
3. 速比（增速比，減速比）
使用齒輪的機械設計當中，通過多個齒輪的組合來實現所要求的旋轉數的目的。
根據使用目的不同，可以使輸出軸的旋轉數與輸入軸的旋轉數相同， 或者用于減速、加速。
增速時扭矩（旋轉力）會變小，減速時扭矩會變大。關于這點，我們將會在下一講中說明。因此，一般情況下，通過使用齒輪減速來使發動機的較小輸出獲得較大扭矩。汽車零部件和家電產品，或者產業機械中的發動機多使用齒輪發動機。
齒輪發動機是指小型發動機和齒輪箱成為一體，通過降低旋轉數來獲得較大扭矩的電器部品。（圖2-3）
圖2-3 齒輪發動機的構造
4. 1級齒輪傳動的速比計算
齒輪的旋轉數完全依存于相互嚙合的齒輪齒數，按照計算的速比進行力量傳達。
同一平面上嚙合的齒輪副被稱為1級齒輪傳動，有以下計算公式。（圖2-4）
齒輪A在旋轉數NA驅動時，將被減速成齒輪B的旋轉數NB。
NB=（ZA/ZB）× NA
齒輪B在旋轉數NB驅動時，將被加速成齒輪A的旋轉數NA。
NA=（ZB/ZA）× NB
圖2-4 1級齒輪傳動的速比的計算公式
速比的練習題（1）
請回答從動齒輪齒輪A的旋轉數和旋轉方向。
表示驅動齒輪。（圖2-5）
* rpm（revolution per minutes） : 每分鐘的旋轉數
* 另外，每秒鐘的旋轉數為rps（revolution per seconds）
[條件]
齒數分別為： ZA=20, ZB=40
驅動齒輪的旋轉數： NB=125rpm
驅動齒輪的旋轉方向: CCW
[解答]
齒輪A的旋轉數
NA=（ZB/ZA）× NB= （40/20）× 125 = 250rpm
齒輪A的旋轉方向是CW
圖2-5 1級齒輪傳動的速比練習題（1）
速比的練習題（2）
請回答從動齒輪（齒輪B）的旋轉數和旋轉方向。
表示驅動齒輪。（圖2-6）
[條件]
齒數分別為: ZA=17, ZB=51
驅動齒輪的旋轉數: NA=1800rpm
驅動齒輪的旋轉方向: CCW
[解答]
齒輪B的旋轉數
NB=（ZA/ZB）× NA= （17/51）× 1800 = 600rpm
齒輪B的旋轉方向是CW
圖2-6 1級齒輪傳動的速比練習題（2）
速比的練習題（3）
請回答從動齒輪（齒輪C）的旋轉數和旋轉方向。
表示驅動齒輪。（圖2-7）
[條件]
齒數分別為: ZA=20, ZB=30, ZC=20
驅動齒輪的旋轉數: NA=90rpm
驅動齒輪的旋轉方向: CCW
[解答]
齒輪B的旋轉數:
NB=（ZA/ZB）× NA= （20/30）× 90 ≈ 60rpm
齒輪B的旋轉方向為: CW
NC=（ZB/ZC）× NB= （30/20）× 60 = 90rpm
齒輪C的旋轉方向為: CCW
圖2-7 1級齒輪傳動的速比練習題（3）
但是，嚙合齒輪的數量越是增加，計算也就越麻煩。（圖2-8）
圖2-8 1級齒輪傳動的速比計算
不過，不用擔心。
1級齒輪傳動中很多齒輪嚙合時，中間齒輪的數量和齒數對速比和轉數不產生影響，僅僅由輸入側和輸出側的齒輪齒數決定。
因此，齒輪E的旋轉數可以由以下公式得出:
NE=（ZA/ZE）× NA
" 1級齒輪副中嚙合的齒輪數即使有所增加，但是計算依然輕松 "
5. 多級齒輪副的速比計算
嚙合的齒輪副與軸向錯開的齒輪副組成的傳動機構被稱為多級齒輪副。（圖2-9）
圖2-9 多級齒輪副（2級齒輪副）
這時的速比計算比較麻煩，只能每級齒輪副逐個計算。
速比練習題（4）
請回答從動齒輪（齒輪D）的旋轉數和旋轉方向。
表示驅動齒輪。（圖2-10）
[條件]
齒數: ZA=20, ZB=40, ZC=20, ZD=30
驅動齒輪旋轉數: NA=120rpm
驅動齒輪旋轉方向: CCW
[解答]
齒輪B的旋轉數:
NB=（ZA/ZB）× NA= （20/40）× 120 = 60rpm
齒輪B的旋轉方向: CW
NC= NB= 60rpm (因為在同一個軸上)
齒輪C的旋轉方向: CW
ND=（ZC/ZD）× NC= （20/30）× 60 ≈ 40rpm
齒輪D的旋轉方向: CCW
圖2-10 多級齒輪的速比練習題
通過1級齒輪副來實現更大減速比或者增速比的話，其中一個齒輪就得變得更大，齒輪機構的空間就得變得更大。想要有效使用較小空間的話，就不得不考慮多級齒輪傳動。
從以上內容我們可以理解到，齒輪的旋轉數依存于齒數比，可以通過計算得到。
下一講，我們將對運用齒輪的機械設計中的一個重要因素—扭矩傳遞進行解說。(后續內容→)
插圖：KAOSUN