火车头装着大功率的发动机或者电动机，通过传动轴带动齿轮组转动。齿轮组把旋转运动传给车轮，车轮和铁轨接触时产生摩擦力，就像滑板鞋底磨水泥地那样，把力量传给车厢推着走。要是没有齿轮组，直接让发动机带动车轮，就像用脚蹬自行车一样费劲，得拼命转才能跑得动。

为什么得用齿轮组呢？因为火车跑得快、拉得重，普通发动机带不动。齿轮组就像放大镜，能放大扭矩。比如电力机车电动机扭矩500牛米，经过三级减速齿轮组放大到2000牛米，相当于把力量放大四倍。轮轨摩擦系数0.5到0.7之间，每节车厢轴重20吨，摩擦力就是10万到14万牛。齿轮传动还能让车轮转速慢、扭矩大，就像自行车后轮比前轮转得慢，但推得动更重的东西。要是直接传动，车轮每分钟转500转，齿轮组减速到60转，这样既省电又能拉得动几十节车厢。要是没有这个系统，火车得开到200公里每小时才能产生足够摩擦力，早把铁轨压塌了。