Entender o conceito de relação de marchas é fácil se você compreender o conceito de circunferência de um círculo. Tenha em mente que a circunferência de um círculo é igual ao diâmetro do círculo multiplicado pelo número Pi (Pi é igual a 3,14159...). Portanto, se um círculo ou engrenagem tem um diâmetro de 1 cm, a circunferência daquele círculo mede 3,14159 cm.
A seguinte figura mostra como a circunferência de um círculo com diâmetro de 32 mm é igual à distância linear de 11,6 mm:
Digamos que você tenha outro círculo cujo diâmetro é de 16 mm ou 32 mm / 2, e que você o gire da mesma forma como nesta figura. Você descobrirá que, devido ao seu diâmetro ser a metade do diâmetro do círculo desta figura, ele tem que fazer duas rotações completas para cobrir a mesma linha de 11,6 mm. Isto explica porque duas engrenagens, uma sendo o dobro da outra, têm uma relação de 2:1. A engrenagem menor tem que girar duas vezes para cobrir a mesma distância que a outra faz quando gira apenas uma vez.
A maioria das engrenagens que você vê em situações reais têm dentes. Os dentes têm três vantagens:
evitam o deslizamento entre as engrenagens, fazendo com que os eixos ligados a elas esejam sempre sincronizados um com o outro;
tornam possível determinar relações de marchas exatas. Você só precisa contar o número de dentes nas duas engrenagens e dividi-los. Assim, se uma tem 60 dentes e a outra tem 20, a relação de marcha quando elas estão engrenadas é de 3:1;
são feitos de tal maneira que possam trabalhar mesmo que haja imperfeições no diâmetro e circunferência reais das duas engrenagens. A relação de marcha é controlada pelo número de dentes, ainda que os diâmetros estejam um pouco incorretos.
Para citar corretamente este artigo do HowStuffWorks por favor copie e cole o texto abaixo:
Marshall Brain. "HowStuffWorks - Como funciona a relação de marchas". Publicado em 20 de novembro de 2000 (atualizado em 07 de outubro de 2008) http://carros.hsw.uol.com.br/relacao-de-marchas2.htm (25 de novembro de 2009)