Question

小齿轮带大齿轮为什么省力？

Answer 1

物理上小齿轮带动大齿轮省力是依据杠杆原理，从两个角度进行分析：

一、从小齿轮角度来讲

动力来自于轴，阻力来自于齿轮，由杠杆原理可得：

F动*R轴=F阻*R轮。

F动/F阻=R轮/R轴。

R轴不变，当减小R轮的时候F阻会增大，可以克服较大的阻力，也就是省力了。

二、从大齿轮角度来讲

动力来自于齿轮，阻力来自于轴，由杠杆原理可得：

F动*R轮=F阻*R轴。

F动/F阻=R轴/R轮。

R轴不变，当加大R轮的时候F动将比F阻小很多倍，也就省力了。

制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。

未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展，并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。

而齿轮理论和制造工艺的发展将是进一步研究轮齿损伤的机理，这是建立可靠的强度计算方法的依据，是提高齿轮承载能力，延长齿轮寿命的理论基础；发展以圆弧齿廓为代表的新齿形；研究新型的齿轮材料和制造齿轮的新工艺； 研究齿轮的弹性变形、制造和安装误差以及温度场的分布，进行轮齿修形，以改善齿轮运转的平稳性，并在满载时增大轮齿的接触面积，从而提高齿轮的承载能力。

Answer 2

小齿轮不省力的，反而费力。R轮/R轴是固定值。如果比值是2，F轴/F轮=2，那么你用2N的力转动轴(F轴)才能提起1力的物体(F轮)。小齿轮作用是将F轴转变成F轮，虽然费力了，但还有大齿轮。 大齿轮的F轮就是小齿轮的F轮。大齿轮的F轴接重物。大齿轮R轮/R轴比值为6，1N的F轮就能提6N重力(F轴)的物体。总的说，你用2N的力提起6N的物体。
所以单齿轮也是可以省力的，比如古代的弩炮，士兵上弦时，就是转动像轮子一样的转轮边缘，中间的轴上的绳子连接弦。小齿轮带大齿轮的好处就，只需转中间轴来省力，比如给轴加个小把手，在比如发动机的轴可以直接和小齿轮轴连接。