牙輪鉆頭是石油鉆井中使用最多、適用性最強的鉆頭。按鉆頭上牙輪的個數可將牙輪鉆頭分為單牙輪鉆頭、兩牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭和四牙輪鉆頭，其中使用最多的是三牙輪鉆頭。 牙輪鉆頭在井底對巖石的破碎作用是其運動規律緊密相關的，一次要研究牙輪鉆頭的破巖原理就必須從分析其運動規律入手。 鉆頭的符合運動，假設放性鉆頭在平整剛性的井底（牙輪不吃入巖石）做等角速度旋轉（鉆頭及牙輪），嚴牙輪與井底接觸面的母線上，壓力分布式均勻的。 由于轉頭的運動過程中受到井底巖石對鉆頭牙齒的摩阻力，鉆頭牙輪要向鉆頭前進時相反的方向旋轉，因此，鉆頭與井底接觸母線上任意X點的實際運動速度應為該店隨鉆頭于東所長生的速度與該店隨牙輪旋轉所產生的速度的矢量和（絕對速度）。各速度分布規律如圖2-7（a）所示。。圖中，a，b分別為鉆頭外緣a點形影的牽連速度和相對速度；c，d分別為鉆頭或牙輪與井底接觸母線上任意點X（相對于鉆頭直接D及牙輪直接E）處的牽連速度和相對速度，H為牙齒對巖石的運動速度即絕對速度。