Зубчатая передача осуществляется зубчатыми колесами, передающими вращательное движение от одного вала к другому. Окружности В₁ и B₂, катящиеся одна по другой без скольжения, называются начальными окружностями (фиг.89). Вершина (головка) каждого зуба находится выше начальной окружности, а основание (ножка) зуба - ниже нее.

При внешнем зацеплении зубья колес сцеплены между собой выпуклыми частями, при внутрен­нем зацеплении выпуклая сторона одного зуба зацепляется за вогнутую сторону другого (фиг.90). В случае внешнего зацепления оба колеса вращаются в противоположные стороны; в случае внутреннего зацепления - в одну и ту же сторону. Так как начальные окружно­сти перекатываются без скольжения, то окружные скорости обоих колес одинаковы. Если ω₁ и ω₂ есть угловые скорости валов, а D₁ и D₂ диаметры их колес (точечные диаметры начальных окружностей колес), то

ω₁ * D₁ / 2 = ω₂ * D₂ / 2     и     ω₁ / ω₂ = D₁ / D₂.

Вместо отношений угловых скоростей удобнее брать отношение чисел оборотов в минуту, а вместо отношения диаметров - отношение чисел зубьев:

n₁ / n₂ = z₂ / z₁

и пользоваться формулой:

n₁ = z₂ / z₁ * n₂  = i * n₂.

Передаточным числом называется отношение числа оборо­тов колеса, принятого за ведущее, к числу оборотов колеса, принятого за ведомое, или отношение числа зубьев колеса, принятого за ведомое, к числу зубьев колеса, принятого за ведущее:

i = n₁ / n₂ = z₂ / z₁ = ω₁ / ω₂ = D₂ / D₁.

Для создания зубчатого зацепления с небольшими размерами колес необходимо, чтобы передаточное число пары колес было не больше 6 и не меньше 1:6. Величина i до 1:12 может быть допущена при очень медленно вращающихся колесах. В том случае, когда передаточное число выходит за эти пределы, пользуются несколькими парами колес. Число зубьев при этом подбирается путем разло­жения на множители заднего передаточного числа по формуле:

i = i₁ * i₂ * i₃ … = z₂ / z₁ * z₄ / z₃ * z₆ / z₅ и т. д.,

где i₁, i₂, i₃ и т. д. - передаточные числа пар колес.

Пример. Составить систему зубчатых колес для передачи вращения от одного вала к другому с уменьшением числа оборотов с 360 до 40 об/мин.

Отношение чисел оборотов ведомого колеса и ведущего i = 360/40 = 9, что больше 6. Значит, пара колес дает неудовлетворительное зацепление. Поэтому подбираем числа зубьев для двух пар колес, разбивая заданное переда­точное число на множители (фиг. 91):

i = i₁ * i₂ = z₂ / z₁ * z₄ / z₃ = 360 / 40 = 3 / 1 * 3 / 1 = 18 / 6 * 36 / 12 = 9,

или z₁ = 6; z₂ = 18; z₃ = 12; z₄ = 36.

Можно подобрать и другую комбинацию зубчатых пар;

i = 18 / 6 * 54 / 18 = 9.

При такой комбинации (если не имеет значения направление вращения) можно ограничиться тремя колесами (фиг.92) с числом зубьев: или z₁ = 6; z₂ = 18; z₃ = 54. Промежуточные колеса (с числом зубьев z₂ = 18) часто называются паразитными, так как они иногда служат только для изменения направления вращения, не изменяя общего передаточного числа. И в самом деле, при соответствующих условиях шестерни (z₁ = 6; z₃ = 54) могут работать без этого промежуточного колеса.