Зубчатые колеса бывают цилиндрическими (а) и коническими (б). По форме зубьев зубчатые колеса разделяются на прямозубые, или обыкновенные, и косозубые. У прямозубых колес зубья нарезаны вдоль образующей цилиндра или конуса, у косозубых — под углом к ней. Зацепление косозубых колес происходит по значительно большей поверхности соприкосновения, чем у прямозубых колес такого же размера. Поэтому косозубые шестерни применяют там, где требуется передавать большие усилия, например в подъемных, машинах, прокатных станах, а также для передачи больших скоростей.

На рисунке изображены винтовое колесо (1), служащее для передачи вращения между перекрещивающимися валами, и шевронное колесо (2) для передачи больших усилий.
Рассмотрим зубчатое колесо и определим все его основные элементы.
Окружность, которая ограничивает выступы зуоьев, называется окружностью выступов. Обозначим ее диаметр буквой DH.
Окружность, Проходящая через впадины, называется окружностью впадин De.
Для удобства расчетов и изготовления зубчатых колес используют еще одну величину D — диаметр так называемой начальной (воображаемой) окружности, расположенной между окружностями выступов и впадин.
Расстояние между двумя одинаковыми точками двух соседних зубьев, взятое по начальной окружности, называется шагом зубчатого колеса. Шаг зубчатого колеса (t) равен длине дуги начальной окружности, измеренной между центрами двух зубьев (ab), или дуги, измеренной между правыми крайними точками зубьев (at bx).

Зубчатая передача возможна лишь тогда, когда расстояние между впадинами одного колеса равно расстоянию между зубьями другого, т. е. шаг ведущего колеса должен в точности равняться шагу ведомого. Поэтому шаг зубчатого колеса называют шагом зацепления.
Обозначив число зубьев колеса буквой z, установим, что длина начальной окружности будет равна числу зубьев, умноженных на величину шага, т.е. подсчитав число зубьев колеса и зная шаг зацепления, из предыдущей формулы легко найти диаметр начальной окружности.
На практике вводят так называемый модуль зацепления т, равный отношению шага к числу П
Использование модуля значительно упрощает расчеты зубчатых колес: он определяет их размеры. Например, с помощью модуля мы узнаем, что диаметр начальной окружности колеса равен числу зубьев, умноженному на модуль зацепления:

Для нормальных зубьев принято высоту зуба в ыражать через модуль, причем берут высоту головки, равную модулю (h1 = m), а высоту ножки, равную 1,2 модуля (к2—1,2т). Отсюда h = 2,2 т.
По рисунку видно, что диаметр окружности выступов больше, чем диаметр начальной окружности на двойную высоту головки зуба.

Таким образом, если на практике требуется определить модуль зубчатого колеса, надо измерить его наружный диаметр и результат разделить на число зубьев плюс 2.
Для удобства изготовления зубчатых колес и их замены приняты, следующие значения модуля в миллиметрах, которые представляют собой целые числа или целые с десятичной дробью: 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,5; 3; 3,5; 4 и т. д. до 50.

Плавная работа зубчатой передачи возможна лишь тогда, когда зубья сцепляющихся колес имеют строго определенную форму, т. е. изготовлены точно. В противном случае движение колес приведет к быстрому износу зубьев, к поломкам и выходу машины из строя.
Для того чтобы зубья колес плавно катились одно по другому, их шаг должен быть одинаковым. Зубья колес нарезаются на фрезерных, зубофрезерных и зубодолбежных станках.