Винтовые зубчатые колеса и цилиндрические шестерни это два наиболее распространенных типа зубчатых колес, которые могут использоваться во многих одних и тех же областях применения. Цилиндрические зубчатые колеса просты и недороги в изготовлении, но винтовые зубчатые колеса обладают рядом важных преимуществ по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами.

Зубья винтовой передачи установлены под углом (относительно оси шестерни) и имеют форму спирали. Это позволяет зубам постепенно сцепляться, начиная с точечного контакта и переходя в линейный контакт по мере зацепления. Одним из наиболее заметных преимуществ винтовых передач перед цилиндрическими является меньший уровень шума, особенно на средних и высоких скоростях. Кроме того, в винтовых передачах несколько зубьев всегда находятся в зацеплении, что означает меньшую нагрузку на каждый отдельный зуб. Это приводит к более плавному переходу усилий от одного зуба к другому, что снижает вибрации, ударные нагрузки и износ.

Но угол наклона зубьев также вызывает скользящий контакт между зубьями, который создает осевые усилия и нагрев, снижая эффективность. Эти осевые усилия играют значительную роль при выборе подшипников для винтовых передач. Поскольку подшипники должны выдерживать как радиальные, так и осевые усилия, для винтовых передач требуются упорные или роликовые подшипники, которые обычно больше (и дороже), чем простые подшипники, используемые с цилиндрическими передачами. Осевые силы изменяются пропорционально величине тангенса угла наклона спирали. Хотя большие углы спирали обеспечивают более высокую скорость и плавное движение, угол спирали обычно ограничен 45 градусами из-за создания осевых усилий.

Осевым нагрузкам, создаваемым винтовыми зубчатыми колесами, можно противостоять с помощью двойных винтовых или елочных зубчатых колес. Эти устройства имеют вид двух винтовых зубчатых колес с противоположными стрелками, установленными спина к спине, хотя на самом деле они изготовлены из одной и той же шестерни. (Разница между двумя конструкциями заключается в том, что двойные винтовые шестерни имеют канавку посередине, между зубьями, в то время как елочные шестерни этого не делают.) Такое расположение компенсирует осевые усилия на каждом наборе зубьев, поэтому можно использовать большие углы наклона спирали. Это также устраняет необходимость в упорных подшипниках.

Помимо более плавного движения, более высокой скорости и меньшего шума, еще одним преимуществом винтовых передач перед цилиндрическими является возможность использования как с параллельными, так и с непараллельными (скрещенными) валами. Винтовые передачи с параллельными валами требуют одинакового угла поворота спирали, но противоположных рук (т.е. правосторонних зубьев по сравнению с левосторонними зубьями).

При использовании скрещенных винтовых зубчатых колес они могут иметь как одинаковые, так и противоположные стороны. Если у шестеренок одинаковые стрелки, то сумма один из углов спирали должен равняться углу между валами. Наиболее распространенным примером этого являются скрещенные винтовые шестерни с перпендикулярными (т.е. под углом 90 градусов) валами. Обе шестерни имеют одинаковую стрелку, и сумма углов их спирали равна 90 градусам. Для конфигураций с противоположными руками, разница углы между спиралями должны равняться углу между валами. Скрещенные винтовые шестерни обеспечивают гибкость конструкции, но контакт между зубьями ближе к точечному контакту, чем к линейному, поэтому они обладают меньшей силовой способностью, чем конструкции с параллельными валами.

Винтовые передачи часто используются по умолчанию в приложениях, которые подходят для цилиндрических передач, но имеют непараллельные валы. Они также используются в приложениях, требующих высоких скоростей или высокой нагрузки. Независимо от нагрузки или скорости, они обычно обеспечивают более плавную и тихую работу, чем цилиндрические шестерни.