別看它長得不起眼，沒它，機械組就別想轉起來！

今天帶你扒一扒這個低調小零件的高能歷史——

從 1965 年到現在，樂高積木到底搞出了多少種齒輪？

齒數為什么總愛是 4 的倍數？

那些從未復用的隱藏齒輪又是誰？

3 分鐘看完，漲一籮筐機械組知識！

初代齒輪的誕生

樂高積木的第一代齒輪是在 1965 年的 Samsonite 套裝里出現的，這些齒輪沒有軸，只是些可以裝在車輪上的圓盤。

五年后推出的 Expert Builder 齒輪外形差不多，但升級到了有軸心結構。

這對需要旋轉機制的拼搭來說是個大躍進！

這代齒輪的齒條又細又長，看起來有點像輻條。它們既可以并排使用，也能轉角咬合。

雖然第一代和 Expert Builder 齒輪看起來差不多，但它們其實是不兼容的，因為齒輪要想嚙合，就必須有一樣大小的齒距。

你可能想問：“齒距怎么量？”別急，我們這就進入硬核科技時間！

來點干貨！

準備好點數學+物理了嗎？我們先搞清楚幾個名詞：

• 根徑：齒輪中心圓盤的直徑;

• 齒頂徑：齒尖的最外層直徑;

• 節徑：兩齒輪接觸嚙合的那個關鍵直徑。

舉個例子：比如兩個 14 齒的 Samsonite 齒輪放在相距 4 個螺柱的距離上。節徑剛好就是這 4 螺柱的距離，也就是兩個齒輪中心之間的距離。

常用算法：Radial Pitch（齒半徑比） = 齒數 ÷ 節半徑。

例如這款 14 齒的齒輪，節半徑為 2，那 Radial Pitch 就是 14 ÷ 2 = 7。

接下來看齒數：

• Samsonite ：齒數分別是 14、21、35 和 42，Radial Pitch = 7

• Expert Builder ：齒數是 9、15、21，Radial Pitch = 6

看出規律了嗎？它們各自遵循固定的“倍數家族”。

齒輪宇宙的大爆炸：機械組登場！

1977 年，樂高機械組橫空出世，帶來大量新零件，包括新齒輪。而這次，樂高設計師吸取了前幾代的教訓，果斷換用了完全不同的新設計：漸開線齒輪。

第一批機械齒輪是：8 齒、24 齒和 40 齒。他們的 Radial Pitch 是 16。

兩年后，16 齒齒輪登場，但有點“水土不服”：

• 它的節半徑是 1，跟其他齒輪配合時常常要用半顆粒偏移；

• 當時機械組還沒有“1×1”積木，所以難以對齊。

• 所以 16 齒齒輪最初大多是配鏈條用，或是用來做齒條轉向。

想要兩個齒輪咬合？只要把它們的節半徑加起來，就知道它們中心之間的距離。

比如兩個 16 齒齒輪（節半徑都是 1）→ 間距 = 2 顆粒。

24 齒（1.5）+ 40 齒（2.5）→ 間距 = 4 顆粒。

轉角神器：冠齒輪與錐齒輪登場！

前面說的都是直齒輪，它們在平行軸上工作。但要是想“拐個彎”，就得用冠齒輪或者錐齒輪。

• 冠齒輪：齒是在圓盤的邊緣;

• 錐齒輪：是錐形的，齒在斜面上;

• 它們專門用來讓兩個 90 度交叉的軸聯動。

樂高積木最早的冠齒輪是 24 齒，但功能有限。

直到 1980 年，樂高機械組第二代超級跑車用上了真正的差速器，才出現了關鍵的新成員：14 齒錐齒輪和 28 齒冠齒輪的組合！

但這 14 齒齒輪有點麻煩：齒數不是 4 或 8 的倍數，Radial Pitch 只有 1.75，跟其他齒輪咬合比較困難，還因為太薄了，有時候不好固定。

齒輪黃金時代：80-90 年代的穩定期

隨著差速器和錐齒輪的加入，樂高機械齒輪家族日益壯大。

• 1985：螺旋齒輪上線；

• 1990：轉盤加入，齒數為 56；

• 1994：機械組超跑 8880 帶來了革命性的滑動式變速箱。需要新型的離合齒輪與選擋器配合使用；

• 同時差速器設計也更新，不再靠冠齒，而是靠 16 齒和 24 齒的組合。

這段時間，齒輪系統幾乎都是 8 的倍數，直到……

新成員加入：多面發展的齒輪！

1995 起，那個別扭的 14 齒錐齒輪被更厚更強的 12 齒替代。隨后：

• 1999：雙錐齒輪登場，既能平行也能直角咬合，兼具冠齒和錐齒功能，真正一齒多用！

新系統雖然優秀，但齒距和舊系統略有出入，所以不同家族之間有點“不對盤”。

樂高怎么辦？三角函數來幫忙！
如果兩個齒輪在水平上差 2 螺柱，垂直上差 1 螺柱，根據勾股定理，它們之間的距離就是 √5 ≈ 2.236 顆粒——剛好夠一些“跨家族”齒輪配對使用！

齒輪新時代：2000 年后新花樣不斷

2004：轉盤開始變得“無顆粒”；

2005：加入了 36 齒雙錐齒輪；

2008：差速器再升級；

2015-2024 期間，新齒輪、新差速器、齒條、新離合器……幾乎年年都有新品加入！

特別提一下：

• “花瓣齒輪”——外形可愛，顏色鮮艷，設計初衷就是讓小朋友輕松實現旋轉；

• 得寶齒輪也在悄悄發展，從 1993 起也有機械式的齒輪系統；

• 星戰地獄火戰斗機器人的巨型輪子甚至內含 168 齒，但幾乎純裝飾，從未復用。

我們還在路上！

從 1965 到 2024，樂高齒輪系統走過近 60 年，創新不斷，復雜程度不斷提升。

下一步會不會推出傳說中的 32 齒？又或者繼續搞點“系統外”的奇葩齒輪？

無論如何，齒輪的故事還遠未結束。

敬請期待！

*資料來源：bricknerd