Tannhjul
Gutt som leker med tannhjul
Prinsipptegning av tannhjul
Tannhjul er hjul med takkete kanter, tenner, som passar inn i tilsvarende tenner på andre tannhjul. Tennene griper inn i hverandre i et glidelåssystem, og det ene kan få det andre hjulet til å røre på seg.

Tannhjul brukes i utvekslinger og girsystemer. Ved å bruke tannhjul med forskjellig antall tenner, kan man både endre rotasjonsretning, -hastighet og kraftmomentet som kan overføres til neste tannhjul (også kalt aksling). Når tannhjulene roterer sammen, overfører det drivande hjulet rotasjonen til det andre hjulet. Dersom hjulet som blir rotert er mindre, vil det gå rundt fortere enn det store; og dersom det er motsatt, skjer det omvendte.

Illustrasjonen under viser to tannhjul med radiene r1 og r2, og de har like store tenner og mellomrom. Tennene griper inn i hverandre, og det skjer en utveksling mellom de to parallelle aksene som hjulene sitter på . Radius er her avstanden mellom hjulets akse og de steder på tennene (her markert med en hvit strek) som kommer i berøring med tennene til det andre hjulet.

Dreier man det ene tannhjulet rundt med et dreiemoment τ1 og en vinkelhastighet ω1, tvinges det andre hjulet til å rotere motsatt vei med et nytt dreiemoment τ2 og ny vinkelhastighet ω2.

Vinkelfrekvensen er omvendt proporsjonal med radius og dreiemomentet er proporsjonalt med radius.