Un rapporto di trasmissione è il rapporto tra il numero di denti su due ingranaggi che sono ingranati. Questa relazione è espressa matematicamente. Ad esempio, se un ingranaggio con 13 denti è azionato da un ingranaggio con 21 denti, il rapporto di trasmissione è 1/1.62 o 1:1.62. Quasi tutti i tipi di macchinari meccanici, come veicoli, attrezzature agricole e macchine industriali, utilizzano in qualche modo gli ingranaggi e i rapporti di trasmissione vengono utilizzati per aiutare a definire le prestazioni della macchina.
L’idea di un rapporto di trasmissione si basa sulla circonferenza dei cerchi. Quando due ingranaggi con circonferenze diverse sono collegati da denti sul bordo esterno, il movimento dell’uno viene tradotto in un movimento maggiore o minore dall’altro. Se un ingranaggio con una grande circonferenza ne sta girando uno che è grande solo la metà, l’ingranaggio più piccolo girerà due volte più velocemente di quello più grande. Lo stesso concetto funziona al contrario.
I rapporti di trasmissione sono appositamente studiati dai produttori di motori e altri macchinari, per ottenere un determinato risultato. In alcuni contesti, come le trasmissioni automobilistiche, i rapporti del cambio possono essere variati per adattarsi alle esigenze dell’auto a velocità diverse. La marcia più bassa nella trasmissione di un’auto avrà un rapporto di trasmissione elevato, come 2:1 o 3:1. Questo dà all’auto la possibilità di iniziare a muoversi facilmente da un arresto completo, come ad un semaforo. Tuttavia, poiché il motore deve fare due o tre giri per ogni giro della trasmissione, un motore non può far andare molto veloce un’auto con una marcia bassa.
In seconda marcia, il rapporto di trasmissione è più basso, il che significa che il motore non deve lavorare così duramente per dare all’auto un’accelerazione aggiuntiva. Nelle marce alte i rapporti di trasmissione si riducono progressivamente. Questi sono utili per un’accelerazione moderata e per ridurre il numero di giri del motore necessari per mantenere l’auto a una velocità di crociera confortevole. Gli ingranaggi di una trasmissione, quindi, servono a ingrandire o ridurre la potenza di un motore, in base alla velocità dell’auto in quel momento.
Gli ingranaggi a volte possono essere collegati da cinghie o in altri modi, ma la maggior parte sono collegati da denti. Questa disposizione offre alcuni vantaggi distinti. In primo luogo, finché nessuno dei denti si rompe, non c’è slittamento tra gli ingranaggi, il che comporterebbe una perdita di efficienza. Consentono inoltre di progettare rapporti di trasmissione esatti. Anche se le circonferenze degli ingranaggi sono leggermente imperfette, i denti fanno in modo che queste imperfezioni non abbiano importanza. Poiché sincronizzano esattamente le marce, danno loro anche un rapporto di trasmissione esatto.