เฟืองแร็คและเฟืองปีกนก เป็น แอคทูเอเตอร์เชิงเส้นชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยเฟือง วงกลม ( เฟืองปีกนก ) ที่ประกบกับเฟืองเชิงเส้น ( เฟืองแร็ค ) ^{[ 1 ]}ทั้งสองอย่างจะแปลงระหว่างการเคลื่อนที่แบบหมุนและการเคลื่อนที่เชิงเส้น: การหมุนเฟืองปีกนกจะทำให้เฟืองแร็คเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง ในทางกลับกัน การเคลื่อนที่เชิงเส้นของเฟืองแร็คจะทำให้เฟืองปีกนกหมุน

กลไกเฟืองและแร็คใช้ในรถไฟรางเลื่อนโดยที่เฟืองตัวเล็กที่ติดตั้งอยู่บนหัวรถจักรหรือตู้รถไฟจะไปขบกับแร็คซึ่งโดยปกติจะวางอยู่ระหว่างราง และช่วยให้รถไฟ เคลื่อนที่ ขึ้นทางลาดชันได้นอกจากนี้ยังใช้ในเครื่องอัดขึ้นรูปและเครื่องเจาะโดยที่เฟืองตัวเล็กเชื่อมต่อกับคันโยกและเคลื่อนที่แร็คแนวตั้ง ( ลูกสูบ ) ในท่อส่งและระบบท่ออุตสาหกรรมอื่นๆ แร็คที่ถูกเคลื่อนที่โดยตัวกระตุ้นเชิงเส้น จะหมุนเฟืองตัว เล็กเพื่อเปิดหรือปิดวาล์วลิฟต์บันไดประตูล็อกประตูไฟฟ้าและ กลไกการบังคับ เลี้ยว เชิงกล ของรถยนต์เป็นตัวอย่างการใช้งานที่น่าสนใจอื่นๆ

คำว่า "แร็คและเฟือง" อาจใช้ได้ในกรณีที่แร็คไม่ตรงแต่โค้งงอกล่าวคือเป็นเพียงส่วนหนึ่งของเฟืองขนาดใหญ่^{[ 2 ]}

เฟืองตัวเดียวสามารถขับเคลื่อนแร็คสองตัวพร้อมกันได้ โดยแร็คทั้งสองจะขนานกันแต่ตรงข้ามกัน ซึ่งแร็คทั้งสองจะเคลื่อนที่ด้วยระยะทางเท่ากันเสมอ เพียงแต่ในทิศทางตรงกันข้าม ในทางกลับกัน การใช้แรงตรงข้ามกับแร็คทั้งสองจะทำให้ได้แรงบิดบริสุทธิ์บนเฟือง โดยไม่มีส่วนประกอบของแรงใดๆ กลไกแร็คและเฟืองคู่ แบบนี้ สามารถนำไปใช้กับแอคทูเอเตอร์แบบนิวแมติก คู่หนึ่ง เพื่อใช้งานวาล์วด้วยความเครียดน้อยที่สุดได้^{[ 3 ]}

• 
  เครื่องยกประตูน้ำบนคลอง
• 
  ประตูไฟฟ้า
• 
  กลไกพวงมาลัยรถยนต์
• 
  ชุดล้อรถไฟแบบแร็ค
• 
  ชุดล้อและเบรกของรถกระเช้าไฟฟ้า
• 
  ตัวขับวาล์วลมแบบแร็คคู่

เครนควินเป็นอุปกรณ์เฟืองและแร็คที่ใช้ในศตวรรษที่ 15 เพื่อดึงสายธนูหน้าไม้^{[ 4 ]}

ในปี ค.ศ. 1598 นักออกแบบอาวุธปืน Zhao Shizhen ได้พัฒนาปืนคาบศิลา Xuanyuan (軒轅銃) ซึ่งมีกลไก จุดไฟแบบเฟืองและรางที่ได้มาจากการออกแบบปืนจุดไฟแบบตุรกีออตโตมัน^{[ 5 ]} ต่อ มาWu Pei Chih (ค.ศ. 1621) ได้บรรยายถึงปืนคาบศิลา แบบ ตุรกีออตโตมันที่ใช้กลไกเฟืองและราง^{[ 6 ] [ 7 ]}

การใช้แร็คแบบแปรผัน (ยังคงใช้เฟืองปกติ) ถูกคิดค้นโดยArthur Ernest Bishop ^{[ 8 ]}ในช่วงทศวรรษ 1970 เพื่อปรับปรุงการตอบสนองของยานพาหนะและ "ความรู้สึก" ในการบังคับเลี้ยว โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วสูง เขายังสร้าง กระบวนการ ขึ้นรูปด้วยการกดที่ มีต้นทุนต่ำ เพื่อผลิตแร็ค ซึ่งช่วยขจัดความจำเป็นในการกลึงฟันเฟือง

เฟืองแร็คและเฟืองปีกนกมีจุดประสงค์คล้ายกับเฟืองตัวหนอนที่มีเฟืองปีกนกแทนที่เฟืองตัวหนอน กล่าวคือทั้งสองแบบแปลงแรงบิดเป็นแรงเชิงเส้น อย่างไรก็ตาม เฟืองแร็คและเฟืองปีกนกโดยทั่วไปจะให้ความเร็วเชิงเส้นที่สูงกว่า เนื่องจากหนึ่งรอบเต็มของเฟืองปีกนกจะทำให้เฟืองปีกนกเคลื่อนที่ไปเท่ากับวงกลมพิตช์ ของ เฟืองปีกนก ในขณะที่หนึ่งรอบเต็มของสกรูตัวหนอนจะทำให้เฟืองปีกนกเคลื่อนที่ไปเพียงความกว้างของฟันหนึ่งซี่เท่านั้น ในทำนองเดียวกัน กลไกเฟืองแร็คและเฟืองปีกนกจะให้แรงเชิงเส้นที่น้อยกว่าเฟืองตัวหนอนสำหรับแรงบิดอินพุตที่เท่ากัน นอกจากนี้ เฟืองแร็คและเฟืองปีกนกยังสามารถใช้ในทางตรงกันข้ามเพื่อเปลี่ยนแรงเชิงเส้นเป็นแรงบิดได้ ในขณะที่เฟืองตัวหนอนสามารถใช้ได้เพียงวิธีเดียวเท่านั้น^{[ 9 ]}

ฟันของเฟืองแร็คและเฟืองปีกนกอาจเป็นแบบตรง (ขนานกับแกนหมุน เช่นเดียวกับเฟืองตรง ) หรือแบบเกลียวบนเฟืองปีกนก โปรไฟล์ของพื้นผิวฟันที่ใช้งานมักจะเป็นส่วนโค้งของอินโวลูตเช่นเดียวกับเฟืองส่วนใหญ่ ในทางกลับกัน บนแร็ค พื้นผิวที่ใช้งานที่เข้าคู่กันจะเป็นแบบเรียบ อาจตีความได้ว่าเป็นหน้าฟันอินโวลูตสำหรับเฟืองที่มีรัศมีอนันต์ ในทั้งสองส่วน ฟันมักจะถูกขึ้นรูปด้วยเครื่องตัดเฟือง ( ฮอบ ) ^{[ 1 ]}