Lorsqu'un mouvement est transmis d'une roue dentée à une autre, la vitesse de rotation et la force ne restent pas forcément les mêmes. Les ingénieurs utilisent le rapport de transmission pour décrire la manière dont un engrenage modifie ces deux grandeurs. Ce principe est utilisé dans pratiquement toutes les machines comportant des roues dentées, depuis les montres jusqu'aux voitures et aux éoliennes.

Le rapport de transmission dépend principalement du nombre de dents des roues dentées. Une petite roue possédant peu de dents tourne plus rapidement qu'une grande roue possédant davantage de dents. Ainsi, lorsqu'une petite roue entraîne une grande roue, la vitesse diminue mais la force disponible augmente. À l'inverse, lorsqu'une grande roue entraîne une petite, la vitesse augmente mais la force diminue.

Cette relation est essentielle en mécanique. Il est souvent nécessaire de choisir entre obtenir une grande vitesse ou une grande puissance. Les ingénieurs déterminent donc le rapport de transmission le plus adapté selon l'utilisation de la machine. Une voiture a besoin de rapports différents pour démarrer, accélérer ou rouler à grande vitesse. Une grue, au contraire, privilégie un rapport qui augmente fortement la force afin de soulever des charges très lourdes.

Le rapport de transmission peut être calculé simplement en comparant le nombre de dents des deux roues dentées. Si une roue de 20 dents entraîne une roue de 40 dents, la seconde tournera deux fois moins vite mais transmettra une force plus importante. À l'inverse, si une roue de 40 dents entraîne une roue de 20 dents, la vitesse sera doublée tandis que la force disponible sera réduite.

Les boîtes de vitesses des automobiles utilisent plusieurs rapports de transmission différents. Les premiers rapports permettent au moteur de fournir beaucoup de force pour démarrer ou gravir une pente. Les rapports plus élevés privilégient la vitesse lorsque le véhicule roule déjà rapidement. Les vélos fonctionnent selon le même principe grâce aux différents plateaux et pignons que le cycliste peut sélectionner.

Les rapports de transmission ne servent pas uniquement à modifier la vitesse. Ils permettent également de protéger les mécanismes contre les efforts excessifs, d'améliorer le rendement des machines et d'adapter précisément les mouvements aux besoins de chaque application. C'est pourquoi ils sont présents dans les robots industriels, les convoyeurs, les horloges, les machines-outils, les ascenseurs ou encore les éoliennes.

Les ingénieurs utilisent aujourd'hui des logiciels capables de simuler le fonctionnement des engrenages avant même leur fabrication. Ils peuvent ainsi vérifier que le rapport de transmission choisi permettra d'obtenir la vitesse, la puissance et la précision recherchées tout en limitant l'usure des pièces.

Le rapport de transmission montre qu'en modifiant simplement la taille des roues dentées, il est possible d'adapter très précisément le fonctionnement d'une machine. Ce principe, simple en apparence, est devenu indispensable dans presque tous les systèmes mécaniques modernes.