Hammaspyörä on mekaaninen osa, jota käytetään konekokoonpanoissa. Se tunnetaan myös vaihteena ja on olennainen osa monia yleisiä laitteita, mukaan lukien autovaihteistot. Vaihteen runko pyörii aivan kuten pyörä, ja sen ulkoreuna on vuorattu kohoumilla, joita kutsutaan hampaiksi tai hampaiksi; siksi nimi hammaspyörä. Näiden hammaspyörien avulla hammaspyörä voi siirtää energiaa ja suuntaa muille konekokoonpanon hammaspyörille. Se on perusosa, joka sallii paljon kehittyneempien koneiden käytön, ja siksi sitä käytetään usein vertauskuvallisesti esineisiin tai ihmisiin, joilla on samanlaisia toimintoja.
Hammaspyörän hampaat on suunniteltu toimimaan vuorovaikutuksessa viereisten koneen osien kanssa, joissa on samanlaiset hampaat. Kun voimansiirtoa käytetään vaihteen kääntämiseen, hammaspyörät saavat myös nämä muut hammaspyörät kääntymään samaan tai vastakkaiseen suuntaan hampaiden rakenteesta riippuen. Tämä mekaaninen käsite on ymmärretty vuosituhansien ajan. Tällaisia vaihteita on Antikythera -mekanismissa, kreikkalaisessa tähtitieteellisessä laitteessa, joka löydettiin muinaisesta roomalaisesta haaksirikosta. Tutkijat uskovat, että laite luotiin noin 100 eaa.
18 -luvun teollisen vallankumouksen aikana hammaspyörästä tuli tärkeä osa teknologian kehittämistä. Suuret koneet käyttivät hammaspyöriä kokoonpanolinjojen ja muiden tehtaan koneiden voimaantamiseen. Kuljetuslaitteet, kuten höyrylaivat, junat ja lopulta lentokoneet ja autot, käyttivät hammaspyöriä voiman siirtämiseksi moottoreilta pyörille ja roottorille. Pieniä hienosäädettyjä hammaspyöriä ja hammaspyöriä käytettiin kelloissa, taskukelloissa ja jopa varhaisissa tietokoneiden kaltaisissa laitteissa.
Autovaihteisto on hyvä esimerkki hammaspyörän toiminnasta. Tällainen voimansiirto koostuu itse asiassa monista lukittavista hammaspyöristä. Päävaihde käyttää ajoneuvon moottorin energiaa pyörimään. Se siirtää tämän pyörimisen muille vaihteille, jotka pyörivät nopeammin tai hitaammin niiden koosta ja hampaiden määrästä riippuen. Hitaammin pyöriviä vaihteita käytetään silloin, kun ajoneuvo tarvitsee vähän kiihdytystä, ja vaihteisto voidaan vaihtaa nopeammalle tai korkeammalle vaihteelle nopeamman ajon saavuttamiseksi.
Tätä periaatetta sovelletaan vaihtelevassa monimutkaisuudessa tuhansiin erilaisiin koneisiin. Jotkut kehittyneimmistä teknologisista laitteista ovat siis riippuvaisia yksinkertaisesta hammaspyörästä, muinaisten kreikkalaisten ymmärtämästä koneesta. Tämä on johtanut ilmaisuihin, kuten “olen vain hammaspyörä koneessa”, mikä tarkoittaa, että kaiuttimella on tunnistamaton ja mahdollisesti vaihdettava toiminto suuressa organisaatiossa tai yrityksessä. Ilmaisu vähättelee yksilön merkitystä, mutta tietysti ilman tällaisia hammasrattaita useimmat koneet eivät voisi toimia ollenkaan.