Многие помнят сцену из фильма Чарли Чаплина «Новые времена», в которой его герой, Бродяга, попался между зубчатыми колесами на фабрике и прокрутился через всю систему зубчатых колес (и, что весьма удивительно, пережил это без видимых повреждений), перед тем как окончательно потерять разум. Конечно, мы не допустим, чтобы дело зашло так далеко, — мы просто хотим исследовать, как работают зубчатые колеса, чтобы научиться использовать взаимодействие механических зубчатых колес в зубчатой передаче. В 1980 г. в своей книге «Методы мозгового штурма» Сеймур Пейперт (профессор математики и педагогических наук) писал: «Мне еще не исполнилось и двух лет, когда я оказался прочно связан с автомобилями. Названия частей машины стали очень большой частью моего лексикона. Я особенно гордился знанием частей трансмиссии, коробки передач и особенно дифференциала. Это, конечно, было за много лет до того, как я понял, как работают зубчатые колеса; но когда я понял, это стало моим любимым хобби. Мне нравилось вращать дискообразные объекты подобно движению зубчатых колес, и, естественно, моим первым проектом из «конструктора» была система зубчатых колес нефтяной вышки».

Зубчатые колеса (также называемые шестернями) сегодня чаще всего используются в качестве символа машиностроения. Древние египтяне уже оснащали подъемные механизмы колодцев простыми зубчатыми колесами и строили механизмы для орошения полей (sakies), эти технологии были усовершенствованы в древней Греции среди прочих Архимедом и Аристотелем. Римская Империя внесла лишь незначительные улучшения в эту технологию, используя ее в основном в мельницах. Исторические хроники также содержат упоминания о «колесах Сузы» (Персия, нынешний Иран), строительство которых датируется 2500 годом до нашей эры. Это, возможно, были колеса телеги, утыканные гвоздями для увеличения срока службы, что делает их очень похожими на зубчатые колеса. Начиная с девятого века, зубчатые колеса также используются в Европе для привода водяных мельниц.

Зубчатые колеса передают движение. Они соединяются вместе своими зубьями. Одно колесо приводит в движение другое, которое, вращаясь, можно использовать для того, чтобы приводить в движение еще одно колесо. Зубчатые колеса — это главный компонент в приводных механизмах. Вместе с другими частями они могут быть соединены в зубчатые механизмы. Зубчатые колеса взаимодействуют разными способами для передачи движения. Они могут быть использованы для увеличения или уменьшения крутящего усилия, изменения углового направления, крутящего момента и скорости. Зубчатое колесо, вращающее другое колесо, называется ведущим колесом, а зубчатое колесо, которое оно вращает, называется ведомым колесом. Зубчатые колеса описываются их формой (а также диаметром для круглых колес) и числом зубьев.

Наборы EV3 содержат
• Зубчатые колеса с различным количеством зубьев
• Конические зубчатые колеса
• Червячные зубчатые колеса

Другие наборы LEGO® также включают
• Коронные зубчатые колеса
• Эксцентрические диски, которые хотя и могут не иметь ни одного зуба, имеют большое значение для зубчатых колес и передач
• Зубчатые рейки; конечно, их с большой натяжкой можно назвать зубчатыми «колесами», но мы упоминаем их потому, что они выполняют те же функции, что и зубчатые колеса, и также имеют зубья • Бочкообразные объекты (корпусы дифференциала), у которых есть ведущее зубчатое колесо хотя бы на одном конце

Новые типы систем зубчатых колес и постоянные усовершенствования, например износостойкие зубчатые передачи или зубчатые передачи с всенаправленным приводом. Однако лежащие в их основе принципы действия известны уже давно. Используемые материалы важны не меньше, чем взаимодействие отдельных компонентов.

Приводы
• Зубчатые колеса
• Системы зубчатых колес
• Дифференциалы Mеханические передачи