别看它长得不起眼，没它，机械组就别想转起来！
今天带你扒一扒这个低调小零件的高能历史——
从 1965 年到现在，乐高积木到底搞出了多少种齿轮？
齿数为什么总爱是 4 的倍数？
那些从未复用的隐藏齿轮又是谁？
3 分钟看完，涨一箩筐机械组知识！
初代齿轮的诞生
乐高积木的第一代齿轮是在 1965 年的 Samsonite 套装里出现的，这些齿轮没有轴，只是些可以装在车轮上的圆盘。
五年后推出的 Expert Builder 齿轮外形差不多，但升级到了有轴心结构。
这对需要旋转机制的拼搭来说是个大跃进！
这代齿轮的齿条又细又长，看起来有点像辐条。它们既可以并排使用，也能转角咬合。
虽然第一代和 Expert Builder 齿轮看起来差不多，但它们其实是不兼容的，因为齿轮要想啮合，就必须有一样大小的齿距。
你可能想问：“齿距怎么量？”别急，我们这就进入硬核科技时间！
来点干货！
准备好点数学+物理了吗？我们先搞清楚几个名词：
- 根径：齿轮中心圆盘的直径;
- 齿顶径：齿尖的最外层直径;
- 节径：两齿轮接触啮合的那个关键直径。
举个例子：比如两个 14 齿的 Samsonite 齿轮放在相距 4 个螺柱的距离上。节径刚好就是这 4 螺柱的距离，也就是两个齿轮中心之间的距离。
常用算法：Radial Pitch（齿半径比） = 齿数 ÷ 节半径。
例如这款 14 齿的齿轮，节半径为 2，那 Radial Pitch 就是 14 ÷ 2 = 7。
接下来看齿数：
- Samsonite ：齿数分别是 14、21、35 和 42，Radial Pitch = 7
- Expert Builder ：齿数是 9、15、21，Radial Pitch = 6
看出规律了吗？它们各自遵循固定的“倍数家族”。
齿轮宇宙的大爆炸：机械组登场！
1977 年，乐高机械组横空出世，带来大量新零件，包括新齿轮。而这次，乐高设计师吸取了前几代的教训，果断换用了完全不同的新设计：渐开线齿轮。
第一批机械齿轮是：8 齿、24 齿和 40 齿。他们的 Radial Pitch 是 16。
两年后，16 齿齿轮登场，但有点“水土不服”：
- 它的节半径是 1，跟其他齿轮配合时常常要用半颗粒偏移；
- 当时机械组还没有“1×1”积木，所以难以对齐。
- 所以 16 齿齿轮最初大多是配链条用，或是用来做齿条转向。
想要两个齿轮咬合？只要把它们的节半径加起来，就知道它们中心之间的距离。
比如两个 16 齿齿轮（节半径都是 1）→ 间距 = 2 颗粒。
24 齿（1.5）+ 40 齿（2.5）→ 间距 = 4 颗粒。
转角神器：冠齿轮与锥齿轮登场！
前面说的都是直齿轮，它们在平行轴上工作。但要是想“拐个弯”，就得用冠齿轮或者锥齿轮。
- 冠齿轮：齿是在圆盘的边缘;
- 锥齿轮：是锥形的，齿在斜面上;
- 它们专门用来让两个 90 度交叉的轴联动。
乐高积木最早的冠齿轮是 24 齿，但功能有限。
直到 1980 年，乐高机械组第二代超级跑车用上了真正的差速器，才出现了关键的新成员：14 齿锥齿轮和 28 齿冠齿轮的组合！
但这 14 齿齿轮有点麻烦：齿数不是 4 或 8 的倍数，Radial Pitch 只有 1.75，跟其他齿轮咬合比较困难，还因为太薄了，有时候不好固定。
齿轮黄金时代：80-90 年代的稳定期
随着差速器和锥齿轮的加入，乐高机械齿轮家族日益壮大。
- 1985：螺旋齿轮上线；
- 1990：转盘加入，齿数为 56；
- 1994：机械组超跑 8880 带来了革命性的滑动式变速箱。需要新型的离合齿轮与选挡器配合使用；
- 同时差速器设计也更新，不再靠冠齿，而是靠 16 齿和 24 齿的组合。
这段时间，齿轮系统几乎都是 8 的倍数，直到……
新成员加入：多面发展的齿轮！
1995 起，那个别扭的 14 齿锥齿轮被更厚更强的 12 齿替代。随后：
- 1999：双锥齿轮登场，既能平行也能直角咬合，兼具冠齿和锥齿功能，真正一齿多用！
新系统虽然优秀，但齿距和旧系统略有出入，所以不同家族之间有点“不对盘”。
乐高怎么办？三角函数来帮忙！
如果两个齿轮在水平上差 2 螺柱，垂直上差 1 螺柱，根据勾股定理，它们之间的距离就是 √5 ≈ 2.236 颗粒——刚好够一些“跨家族”齿轮配对使用！
齿轮新时代：2000 年后新花样不断
2004：转盘开始变得“无颗粒”；
2005：加入了 36 齿双锥齿轮；
2008：差速器再升级；
2015-2024 期间，新齿轮、新差速器、齿条、新离合器……几乎年年都有新品加入！
特别提一下：
- “花瓣齿轮”——外形可爱，颜色鲜艳，设计初衷就是让小朋友轻松实现旋转；
- 得宝齿轮也在悄悄发展，从 1993 起也有机械式的齿轮系统；
- 星战地狱火战斗机器人的巨型轮子甚至内含 168 齿，但几乎纯装饰，从未复用。
我们还在路上！
从 1965 到 2024，乐高齿轮系统走过近 60 年，创新不断，复杂程度不断提升。
下一步会不会推出传说中的 32 齿？又或者继续搞点“系统外”的奇葩齿轮？
无论如何，齿轮的故事还远未结束。
敬请期待！
*资料来源：bricknerd
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