기계를 작동하기 위해 사용하는 모터나 엔진 등과 같은 대부분의 원동기는 한정된 범위의 속도만을 낼 수 있지만, 원동기가 내는 속도보다 더 넓은 속도 범위에서 사용하여야 하는 경우 속도를 바꿔 줄 수 있는 기어를 사용한다.
각각의 축에 설치된 한 쌍의 기어가 서로 맞물려 있을 때, 한 기어의 회전축이 회전되면 맞물려 있는 기어의 회전축도 회전하게 된다.
만약 맞물려 있는 기어의 크기가 다르다면 기어에 의해 연결된 축들은 서로 다른 속도와 회전력으로 회전하게 된다. 또한 기어는 원동기가 만들어 내는 운동의 방향을 바꿔주기도 한다.
기어를 사용하여 힘을 확대시킬 수 있는 것처럼, 나사를 사용하여도 힘을 확대시킬 수 있다. 나사를 돌리면 나사를 돌릴때 사용한 작용력보다 더욱 큰 힘으로 나사가 앞뒤로 움직인다.
1. 기어란 = 톱니바퀴
가장 자리에 톱니가 있어 서로 맞물려 즐어가는 둥근 모양의 바퀴 또는 원판
2 기어의 회전속도
자전거의 기어 비를 계산해 보자. 우선 체인이 걸려 있는 앞뒤 톱니바퀴의 톱니 수를 세고,
뒷바퀴 쪽의 톱니수를 세고. 뒷바퀴 쪽의 톱니 수를 페달 쪽의 톱니 수로 나누어 기어 비를
구한다.
만약 뒷바퀴 쪽의 톱니 수가 10개이고 페달 쪽의 톱니 수가 40개라면 기어 비는 1/4이고.
보통 1:4라고 쓴다. 이 값은 뒷바퀴가 페달보다 네 배 빠르게 회전하면서 뒷바퀴의 회전력은
페달을 돌려 주는 회전력의 1/4밖에 되지 않는다. 높은 기어 비는 평지에서 빠른 속도로
달려갈 때 사용한다.
낮은 기어 비(예를 들면1:2)일 때에는 높은 기어 비일 때와 비교하여 뒷바퀴가 천천히
회전하지만 회전력은 더욱 크므로 언덕을 올라갈 때 사용한다.
3.기어의 종류
서로 맞물려 있는 일련의 기어 장치를 기어 열이라고 한다. 첫째 축으로는 동력이 공급되며,
다른 축들은 맞물려 있는 기어들에 의해 동력이 공급되는 축과 연결되어 있다.
기어는 압력축으로부터 전달된 속도나 힘, 또는 운동의 방향으로 바꿔 준다.
평 기어는 두 개의 평행한 축 사이를 연결시켜 주기 위해 맞물리는 톱니바퀴이다.
베벨 기어는 서로 기울어져 있는 사진 면에 만들어진 톱니바퀴로 90도각도를 이룬다.
톱니 막대(랙)와 평 기어(피니언)는 서로 맞물려 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸어 준다.
