Nella loro forma più essenziale, gli ingranaggi sono dispositivi dentati rotondi che consentono di convertire la velocità del motore in coppia. Gli ingranaggi sono montati o fanno parte di un albero di trasmissione. Molti degli ingranaggi più comuni avranno un foro al centro, noto come foro, attraverso il quale è inserito l’albero dell’ingranaggio. Quando l’albero dell’ingranaggio viene ruotato, ruota anche l’ingranaggio.
Essenzialmente, l’albero dell’ingranaggio è l’asse dell’ingranaggio, fornendo la rotazione che consente a un ingranaggio di ingranare e girare un altro. Il processo è spesso noto come riduzione dell’ingranaggio ed è essenziale per trasferire la potenza dal motore al meccanismo di trasmissione. La conversione della velocità del motore in coppia è ciò che fornisce la forza motrice che alimenta, ad esempio, le ruote di un’automobile. Attraverso gli ingranaggi e gli alberi di una trasmissione automobilistica, il motore è in grado di funzionare a una velocità costante, mentre le ruote dell’auto possono funzionare più velocemente o più lentamente, o anche in retromarcia, utilizzando la stessa direzione e velocità di rotazione del motore.
Il volano del normale motore automobilistico è collegato a un albero di trasmissione che monta un numero di ingranaggi di dimensioni diverse. Attraverso il movimento orizzontale dell’albero, questi ingranaggi principali vengono innestati e disimpegnati da altri ingranaggi più grandi e più piccoli, anch’essi montati sugli alberi degli ingranaggi. Inoltre, l’albero di trasmissione, che fornisce potenza dall’ingranaggio in una trasmissione automobilistica all’asse e alle ruote motrici, è un esempio molto comune di albero di trasmissione.
Anche gli alberi degli ingranaggi possono contenere denti di ingranaggio integrati nell’albero, diventando così un ingranaggio dell’albero. Tali alberi con ingranaggi a ciascuna estremità sono chiamati ingranaggi dell’albero intersecante. Gli ingranaggi conici e gli ingranaggi a spirale si intersecano con gli ingranaggi dell’albero. Un buon esempio di questo tipo di ingranaggi è il rotore di un elicottero. Un ingranaggio dell’albero verticale intersecante dal motore impegna uno o più ingranaggi dell’albero orizzontale per far girare i rotori.
Lo stesso principio vale per un’automobile. L’albero di trasmissione è spesso un albero all’estremità della trasmissione e un ingranaggio dell’albero intersecante all’estremità del differenziale. Questa configurazione permette di convertire il movimento verticale in movimento orizzontale.
Alcuni tipi diversi di alberi degli ingranaggi sono alberi eccentrici, alberi di accoppiamento-ingranaggio, alberi scanalati e alberi con chiavetta. Gli ingranaggi utilizzati in un’applicazione pesante saranno molto probabilmente realizzati in un metallo robusto. Altri materiali utilizzati per fabbricare questi alberi sono rame, alluminio e plastica. L’albero dell’ingranaggio originale, che si trova comunemente con la mola medievale, era in legno.