齿轮是人们熟悉的一种机械零件，它出现在现代生活的角角落落当中。作为一个象征工业的符号，齿轮也出现在国徽上、钱币中。在幼儿的启蒙玩具里，齿轮也扮演着不可或缺的角色。事实上，从人类步入文明社会，开始学会借助外力的时候，齿轮就已经在生活中担当重要的角色了。
《西京杂记》是古代的一本散文杂记，里面有关于“司南车”和“计道车”的记载。“计道车”就是计里鼓车，它的核心部件是一套齿轮减速系统，将车轮行车的长距离转换成车内装置的可计转动。“司南车”又叫指南车，是通过控制齿轮间的啮合分离来保持车上小人始终指向一个方向的。东汉时期，张衡发明了用水轮驱动的天文仪器，观测星象的浑天仪，它也是依靠复杂的齿轮系统起作用的。
在这些机构中，齿轮起的主要作用是传递运动，改变原来运动的方向和速度。
中国是一个农业大国，古时繁荣的农业促进了农业机械的进步。利用畜力、水力、风力来抽水灌溉或者磨米磨面都离不开传递动力的齿轮。在宋应星的《天工开物》和王祯的《农书·农家器图谱》中都可以看到这些以齿轮为核心部件的大型机械。水车是中国古文明的一个典型见证，这些巨大的水车至今还吱吱呀呀地转在我国南方一些偏远的水乡。由于这些机械主要是木头制造的，为了传递较大的力，齿轮做得都很大，用来保证足够的强度。它们的结构更像现代的针轮。
据考证，在一些较大型的冶炼遗址中，曾经采用了水力或人力驱动的鼓风机，也叫水排和人排鼓风设备。复原出的人排鼓风机中，也是通过齿轮的变速，来提高人力皮囊鼓风的风量。
看来，在非工业化的时代，我们的祖先就已经制造出齿轮，并且将齿轮的作用发挥得淋漓尽致了。
齿轮是怎样发明出来的已经很难考证。但是在先农时代，我国的古人就已经学会借助动物的力量，到了汉代，对水力和风力的应用也很普遍了。当这些动力输出运动的速度和方向不符合需要时，就必须应用机械传动装置来改变速度和方向，中国齿轮的出现和发展应该是与这种需要相对应的。
现代的人都是从四驱车开始认识齿轮的，更多的学生认为齿轮是外国人发明的，是欧洲工业革命的产物。卓别林的《摩登时代》让许多人认识到那巨大的机器、巨大的齿轮传动装置。其实，齿轮并非近现代的产物。在国外，据说在古希腊时代就有了关于齿轮的许多设想，古希腊著名学者亚里士多德和阿基米德都研究过齿轮。古希腊的发明家制造齿轮机构，并把它用到刻漏上，这大约是公元前150年的事情。直到14世纪，齿轮开始用到了钟表上。在达芬奇的众多发明中也用上了齿轮。
关于齿轮最早出现的年代，中国古籍中的记载分歧很大，无法成为判定依据。陆敬严先生经过多方考证认为，在出土文物中，真正能够称为齿轮的，应该是陕西永济出土的一对青铜小齿轮，大约在战国到西汉初年之间。但由于木制齿轮不可能留存到今天，它的出现可能会更早。
看来，齿轮足以成为人类文明的见证。到了今天，人们更是无法离开齿轮，自行车便是一个典型的齿轮传动机械。而汽车变速箱中的主要部件也是大大小小不同类型的齿轮。
近现代齿轮的最大荣誉莫过于这个数字时代的鼻祖，人类有史以来的第一台计算机，确切说是法国科学家帕斯卡在17世纪发明的“加法器”，它是由一系列齿轮和一个小爪子似的棘轮装置组成的，最大可以计算到6位数。
观看今天的齿轮不难发现，齿轮的轮廓是曲线的，这样有利于齿轮间更好地啮合。否则齿轮间隙小，啮合的就不痛快，间隙大就会晃荡。古人难道从一开始就认识到这一点吗？他们是什么时候开始应用曲线齿廓的呢？
李约瑟博士在研究了卢道隆关于制造计里鼓车的奏折后认为，卢在最后写到的犬牙交错决不仅仅是一个措辞，而是当时齿轮的齿廓已经是有一定的弧度了。
而直到1674年，丹麦天文学家米尔发表了制造齿轮的摆线理论，英国的威列斯才创造了制造渐开线齿轮的简单方法。中国的祖先虽然没有将曲线齿廓上升到一个理论高度，但他们却在几千年前就已经在应用啮合得很精确的齿轮了。
（吕洁）
