шестерня, деталь машины, состоящая из зубчатого колеса, закрепленного на вращающемся валу. Шестерни работают в паре, передавая и изменяя вращательное движение и крутящий момент (вращающее усилие) без проскальзывания, при этом зубья одной шестерни входят в зацепление с зубьями сопряженной шестерни. Если зубья пары сопряженных шестерен расположены по окружности, то есть шестерни представляют собой зубчатые колеса, то соотношения скоростей вращения и крутящих моментов на валах постоянны. Если зубья расположены на некруглых телах, то соотношения скоростей и крутящих моментов меняются.
Большинство зубчатых колес имеют круглую форму. Для плавной передачи движения с неизменным в каждый момент времени передаточным отношением необходимо, чтобы соприкасающиеся поверхности зубьев шестерен имели определенный профиль. Если меньшая из пар шестерен (шестерня) находится на ведущем валу, то пара уменьшает скорость и увеличивает крутящий момент; если шестерня находится на ведомом валу, то пара работает как увеличитель скорости и уменьшитель крутящего момента. Например, если ведомая шестерня имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня, то крутящий момент ведомой шестерни в два раза больше крутящего момента шестерни, а скорость шестерни в два раза больше скорости ведомой шестерни.
Валы, соединяемые зубчатой передачей, должны быть расположены относительно близко, но могут иметь практически любое пространственное соотношение друг к другу; они могут быть параллельными или непараллельными, пересекающимися или непересекающимися. Для каждого из этих вариантов расположения валов могут быть изготовлены шестерни с соответствующими возможностями. Параллельные валы могут быть соединены шестернями с прямыми зубьями, параллельными оси вала (цилиндрические шестерни), или шестернями с винтовыми зубьями (косозубые шестерни). Пересекающиеся валы соединяются шестернями с коническими зубьями, расположенными на усеченных конусах (конические шестерни). Непараллельные, непересекающиеся валы обычно соединяются червяком и шестерней. Червяк похож на винт, а шестерня — на четверть длинной гайки, согнутой вокруг цилиндра. Самый распространенный угол между непараллельными валами, как пересекающимися, так и непересекающимися, — прямой угол (90°).
Поскольку червячная передача по сути представляет собой винт, она может иметь только одну резьбу (зуб), в то время как для поддержания непрерывного контакта с параллельными валами (прямозубыми и косозубыми) шестерня должна иметь не менее пяти зубьев. Поэтому для получения большого отношения скоростей в одной зубчатой паре хорошо подходят червяк и шестерня. Если валы должны быть параллельны, то для получения большого передаточного отношения может потребоваться несколько последовательных пар шестерен. См. также дифференциальная передача.
