Ett kugghjul är ett med tänder eller skåror bearbetade i dess omkrets. Kugghjulet kan gripa in i tänderna på ett annat kugghjul för att skapa en grundläggande maskin. Transmissioner, klockor och många andra typer av maskiner som arbetar med hjälp av växlar och mekaniska drivenheter använder alla kugghjul.
När ett kugghjul går i ingrepp med ett annat skapar det en maskin som kan öka eller minska sin mekaniska kraft. Denna förmåga att ändra är känd som ett utväxlingsförhållande. Förhållandet definierar mängden mekanisk kraft eller multiplikation som skapas av de två växlarna. Förhållandet härleds från växlarna på varje kugghjul.
När en växel vrider fyra hela varv medan den andra ingripande växeln bara vänder ett varv, sägs den ha en utväxling på 4:1. När man diskuterar drivaxelutväxlingar för bilar, om drivaxeln vrider kugghjulet fyra hela varv och ringdrevet vrider däcken 10 hela varv sägs det ha ett utväxlingsförhållande på 4:10.
Kugghjul har hjälpt världen att gå framåt genom att hjälpa till med förmågan att skapa. Styrkan hos en enskild person kan ökas till hundratals styrka med rätt utväxling för en maskin som använder kugghjul. Kugghjulet tillåter maskiner att utföra och utföra uppgifter som inte skulle vara möjliga genom att använda den unika styrkan hos människor eller till och med hästar.
Kugghjulet gör det också möjligt för en maskin att producera höghastighetsfunktioner med låghastighetsingång genom användning av utväxlingsförhållande. Genom att välja rätt dimensionerade växlar kan en långsam ingångshastighet omvandlas till en hög utgående hastighet och användaren kan njuta av fördelarna med en kraftfull fläkt genom att veva ett handtag mycket långsamt.
En biltransmission är ett utmärkt exempel på växelmultiplikation. När en bil fungerar förblir motorn på en ganska vanlig varv per minut (RPM) nivå. För att öka hastigheten börjar transmissionens kugghjulssystem att växla växelkombinationer eller växlar och fordonets hastighet ökar. Transmissionen fortsätter att ändra den ordning i vilken de olika uppsättningarna av kugghjulskombinationer låser sig och fordonet växlar genom alla möjliga växlingar för att nå en marschhastighet.
Det rätta utväxlingsförhållandet i växellådan gör att fordonet kan köras i motorvägshastighet samtidigt som det förblir på ett mycket lågt motorvarvtal. Detta är ansvarigt för att erhålla tillräcklig bränslekörning och bibehålla motorns hållbarhet.