DEFINIZIONE: trasmettere il moto significa che si fornisce energia ad una massa affinchè si metta in movimento ed essa a sua volta metta in movimento un'altra massa, che a sua volta .... Si ottengono così i "treni di ruote" (o di altri organi di trasmissione) che trasmettono il movimento da un punto ad un altro (se si tratta di ruote, da un asse primario agli altri).
PROBLEMI: a) attrito radente e volvente; b) lubrificazione; c) resistenza del mezzo; d) usura; e) rendimento; f) complicazione costruttiva; g) ....
I problemi elencati probabilmente non sono i soli (c'è ancora ad esempio la protezione dei materiali dagli agenti chimici, ...), ma già danno un'idea di ciò che occorre studiare prima di costruire qualcosa.
CLASSIFICAZIONE: il moto si può trasmettere in molti modi; eccone alcuni: 1) organi flessibili; 2) ruote dentate; 3) ruote di frizione; 4) sistema biella - manovella; 5) camme e bilancieri; 6) ...
Ci occuperemo delle ruote dentate e del sistema biella-manovella.

LE RUOTE DENTATE

DESCRIZIONE: sono cilindri o tronchi di cono (come l'ultima ruota a destra nella figura qui sotto), di materiali generalmente duri(a), sulla superficie dei quali sono ricavati i denti. L'asse del dente può esere parallelo all'asse del cilindro o del cono e allora si chiama "dentatura diritta" (figura in basso a sinistra) oppure può essere inclinato e allora si chiama "dentatura elicoidale" (per esempio le 4 ruote dentate della figura a destra). Il dente ha la superficie sagomata in modo particolare (spesso ad "evolvente") e ha delle dimensioni regolamentate attraverso tabelle valide per tutti i produttori.
FUNZIONAMENTO: sia per ipotesi motrice la ruota di sinistra e mossa l'altra. Per trasmettere il moto i denti della motrice devono penetrare nello spazio vuoto (vano) fra i denti della mossa, andando a toccare con il suo fianco sinistro il fianco destro dell'altra. Durante il contatto le ruote si scambiano la forza motrice F che è uguale alla reazione R (in condizioni di moto uniforme). Se le ruote hanno raggi diversi, la ruota motrice trasmette un momento motore M_m = F * r₁ e la ruota mossa produce un momento resistente M_r = R * r₂ = F * r₁ = M_m(b).
In condizioni ideali le ruote dovrebbero rotolare senza strisciare; invece fra loro c'è sempre anche attrito radente e quindi usura e quindi occorre lubrificare con grande attenzione(c).

(da M. VALENTINIS - IL MOTORISTA E IL MECCANICO D'AUTO - SAN MARCO EDITRICE - 1976)

RAPPORTO DI TRASMISSIONE: la velocità periferica della motrice è V₁ = r₁ * w₁ mentre quello della mossa è V₂ = r₂ * w₂. Poichè le ruote sono a contatto, le due velocità devono essere uguali (altrimenti ci sarebbe slittamento) e quindi:

V₁ = V₂             r₁ * w₁ = r₂ * w₂             r₁ / r₂= w₂ / w₁.

I due rapporti r₁ / r₂ e w₂ / w₁ prendono il nome di "rapporto di trasmissione".
Se invece delle velocità angolari w [rad/s] si adoperano le velocità n [giri/1' ], si ottiene un'altra espressione del rapporto di trasmissione. I denti sono distribuiti regolarmente sulla periferia ad una distanza reciproca detta passo; chiamando p il passo della dentatura(d) e z il numero dei denti, la circonferenza della ruota vale c = p * z e quindi avremo c₁ = p * z₁ e c₂ = p * z₂. Ma è anche c₁ = 2 * p * r₁ e c₂ = 2 * p * r₂ per cui 2 * p * r₁ = p * z₁ e 2 * p * r₂ = p * z₂. Dividendo membro a membro otteniamo: r₁ / r₂ = z₂ / z₁. Mettendo insieme tutti i modi di esprimere il rapporto di trasmissione avremo:

h = r₁ / r₂ = w₂ / w₁ = n₂ / n₁ = z₂ / z₁ .

PROGETTAZIONE: i dati di progetto saranno in generale la forza F (oppure il momento motore M_m) e la velocità w₁ (oppure n₁) da trasmettere e il rapporto di trasmissione h da realizzare. Da questi dati si ricava il numero dei denti e il raggio delle ruote. In base alle tabelle costruttive da rispettare, si fanno le correzioni necessarie e si esegue il calcolo di verifica. Nella verifica è compreso il calcolo dello spessore della ruota: i denti possono essere immaginati come travi "incastrate" al piede e caricate con la forza F in "testa", soggette quindi a flessione e a taglio.
VANTAGGI E SVANTAGGI: i vantaggi sono più importanti degli svantaggi:
vantaggi: a) precisione di funzionamento se con buona manutenzione; b) possibilità di trasmettere forze comunque grandi; c) possibilità di realizzare e mantenere qualunque rapporto di trasmissione.
svantaggi: a) limitata distanza fra gli assi di trasmissione; b) difficoltà di produzione per organismi particolari; c) sensibilità all'usura e al calore.

(a) Le ruote dentate hanno di solito "pelle dura e cuore tenero": la durezza superficiale serve per diminuire l'usura e l'attrito, il cuore tenero sta ad indicare che la parte interna deve essere "tenace", cioè capace di sostenere grandi sforzi senza incrinarsi.
(b) In condizioni di equilibrio (moto uniforme) la somma delle forze e dei momenti deve essere uguale a zero. Se non fossero zero, il moto sarebbe accelerato.
(c) Le ruote dentate sono organi sempre piuttosto costosi e quindi occorre proteggerle. D'altra parte ad esse sono affidati i compiti più "gravosi" nelle macchine e l'usura ne comprometterebbe il funzionamento.
(d) Il passo deve essere uguale per tutte le ruote che ingranano fra loro altrimenti i denti dell'una non potrebbero penetrare nei vani della compagna. Il passo infatti è diviso in due parti: metà per il pieno e metà per il vuoto in entrambe le ruote.