На автомобілях застосовують швидкохідні двигуни, що розвивають значну потужність при відносно невеликих розмірах й масах. Їх максимальний крутний момент у декілька раз менший, а частота обертання у декілька раз більша за необхідну для ведучих коліс при русі автомобіля. Щоб забезпечити передачу крутного моменту від двигуна на ведучі колеса, автомобіль повинен бути оснащений - крім коробки передач і роздавальної коробки - відповідною головною передачею для безпосереднього приводу ведучих коліс. Головна передача, залежно від типу автомобіля, може бути виконана у вигляді окремого вузла або входити як вбудований елемент до складу ведучого моста. Повнопривідні автомобілі мають кілька головних передач, за кількістю ведучих мостів.

Основні функції головної передачі:

• зміна на 90° напрямку передачі крутного моменту з карданного валу на ведучі колеса (у разі приводу коліс карданним валом);

• зменшення частоти обертання ведучого валу до необхідної частоти обертання ведучих коліс;

• компенсація різниці частоти обертання ведучих коліс під час проходження поворотів.

Передатне число головної передачі залежить в основному від потужності й швидкохідності двигуна, маси та призначення автомобіля (зазвичай у вантажних автомобілів 6,5...9,0; у легкових — 3,5...5,5). Визначається воно з умов забезпечення руху на максимальній швидкості та вищій передачі коробки передач.

Залежно від типу шестерень головні передачі бувають: конічні, гіпоїдні, циліндричні та черв'ячні. Від кількості пар зачеплень — одинарні та подвійні. Останні ще ділять на центральні (одно- чи двоступеневі) та рознесені («портальні мости»).

Конічна головна передача

У звичайній конічній головній передачі осі обох шестерень - ведучої та веденої - знаходяться на одному рівні. Конічна передача характеризується високим ККД (0,97...0,98), зумовленим незначним тертям ковзання між зубцями. Недолік — значні габарити й більша у порівнянні з іншими передачами шумність. Для зниження останнього застосовують шестерні зі спіральними зубцями.

Особливість роботи конічної передачі — значні зусилля, що діють на опори валів у трьох взаємно перпендикулярних площинах. Під дією цих зусиль вали зубчастих коліс намагаються зміститись. Водночас довговічність конічної головної передачі залежить від правильного зачеплення зубців. Його порушення супроводжується прискоренням зношування та підвищенням шуму. Для забезпечення правильного зачеплення зубчатих коліс встановлюють підшипники з попереднім натягом, створюють додаткові опори валів й зубчатих коліс, збільшують жорсткість картера.

У гіпоїдній (скор. від гіперболоїдній) головній передачі вісь ведучої шестерні зміщена відносно осі веденої (на величину ексцентриситету), що дає змогу знизити центр маси автомобіля (та зробити нижчим утворений карданним чи приводним валом тунель у кузові). При однакових з конічною діаметрах колеса (веденої шестерні) й передатних числах діаметр шестерні (ведучої) гіпоїдної передачі більший. В свою чергу це впливає на її міцність, довговічність, здатність передавати більший крутний момент, плавність зачеплення й пов'язану з цим безшумність. 

Переваги гіпоїдної головної передачі:

• Забезпечується лінійний контакт зубів шестерні і зубчастого колеса, завдяки чому передача має велику здатність до навантаження.

• Так як осі ведучої шестерні та веденої шестерні не перетинаються, це дозволяє ширше застосовувати двосторонні опори для валу ведучої шестерні (замість консольного закріплення в конічній передачі), які збільшують жорсткість та здатність навантаження гіпоїдних передач.

• Завдяки наявності додаткового поздовжнього ковзання між зубами, гіпоїдні передачі працюють більш плавно порівняно з конічними, відрізняються гарною прироблюваністю зубів і меншою шумністю.

Недоліки

• дещо нижчий ККД (~ 0,96)

• Схильність до утворення задирів на робочих поверхнях зубів, через що доводиться виготовляти їх з металу з високою твердістю та використовувати спеціальні протизадирні мастила (так звані гіпоїдні оливи).

• Труднощі виготовлення через складну форму зубів та вимог до підвищеної точності.

• Робота передачі при прямому та зворотному обертанні має різне тертя внаслідок асиметричності зачеплення.

У конічних головних передачах сучасних автомобілів використовуються, головним чином, зачеплення зі спіральними зубами, оскільки прямозубе зачеплення викликає сильний шум.

При цьому розрізняються два типи зубчастих зачеплень:

• зачеплення з паллоїдними спіральними зубами (типу Klingelnberg);

• зачеплення із круговими зубами (типу Gleason).

Обидва типи зубчастих зачеплень мають аналогічні експлуатаційні властивості.

Зачеплення з паллоїдними спіральними зубами (типу Klingelnberg)

У даному випадку йдеться, передусім, про зачеплення зі спіральними зубами. Відмінною ознакою веденої конічної шестерні зі спіральними зубами є те, що зуби є частиною дуги спіралі, так як їх кривизна на внутрішній стороні шестерні більше, ніж на зовнішній. Вершини зубів на внутрішній та зовнішній сторонах шестерні мають однакову ширину. При правильному регулюванні пляма контакту розташовується по центру зуба і становить приблизно 50% від його поверхні.

Зачеплення з круговими зубами (типу Gleason)

У цьому випадку йдеться про зачеплення з круговими зубами, оскільки зуби веденої конічної шестерні є частиною дуги кола. Вершини зубів поступово стають ширшими від внутрішньої сторони до зовнішньої. Контактна пляма становить приблизно 50% від поверхні зуба. Воно має розташовуватися по центру, проте може бути зміщене до зовнішнього краю (але в жодному разі не до внутрішнього, на слабкий кінець зуба)

Зміна напряму обертання

Ведуча шестерня, що приводиться в дію карданним валом, розташована під кутом 90° до веденої конічної шестерні. Завдяки цьому крутний момент передається в поперечному напрямку (під кутом 90°) через ведену конічну шестерню і півосі на ведучі колеса.

Положення веденої шестерні (ліворуч або праворуч від ведучої шестерні) у повнопривідних автомобілях залежить від конструкції роздавальної коробки (з двома або трьома валами).

Зменшення частоти обертання карданного валу

У функції конічної зубчастої передачі входить також зменшення частоти обертання вторинного валу коробки передач до необхідної частоти обертання ведучих коліс. При цьому співвідношення кількості зубів ведучої і веденої шестерень забезпечує необхідне передатне відношення «на уповільнення» (зниження передавального відношення).

Функції міжколісного диференціалу

Основна функція міжколісного диференціала полягає в компенсації різниці в частотах обертання ведучих коліс, яка обумовлена ​​станом дорожнього покриття, що постійно змінюється, а також вимушено виникає при проходженні поворотів. Тим самим запобігається перекіс півосей та підвищений нерівномірний знос шин.

Тому обидві півосі з'єднані одна з одною через диференціал (називається також «міжколісним диференціалом») таким чином, щоб колеса могли безперешкодно обертатися з різною частотою обертання в залежності від траєкторії руху.

Нижче показаний приклад головної передачі зі звичайним конічним диференціалом (з прямозубими конічними шестернями). Крутний момент від ведучої конічної шестерні за допомогою веденої конічної шестерні передається на корпус диференціала, з нього на сателіти диференціала, які відповідають за баланс крутного моменту між лівою і правою сторонами ведучого моста.

При прямолінійному русі обидві конічні шестірні півосей обертаються з тією ж швидкістю, що і ведена шестерня з корпусом диференціала. При цьому сателіти диференціала не обертаються навколо своєї осі і лише передають крутний момент в рівних частинах на обидві півосі.

При проходженні повороту колесо, розташоване на зовнішньому радіусі, долає більшу відстань, ніж колесо, розташоване на внутрішньому радіусі повороту. Саме тому обидва колеса і, отже, обидві конічні шестірні півосей повинні мати можливість обертатися з різною частотою. Така можливість забезпечується за рахунок того, що сателіти диференціала починають обертатися навколо своєї осі і, тим самим, обкочуються по конічних шестернях півосей, що обертаються з різною частотою.

При однаковому зчепленні з ґрунтом колесо, розташоване на внутрішньому радіусі повороту, обертається повільніше рівно настільки, наскільки швидше обертається колесо, розташоване на зовнішньому радіусі.

Звичайні диференціали мають низку недоліків. Наприклад, якщо при рушанні з місця колесо знаходиться на піску або льоду, то його зчеплення з поверхнею мінімальне або взагалі відсутнє, в результаті чого колесо починає прокручуватися. При цьому через рівновагу сил у конічному диференціалі на інше колесо також передається мінімальне зусилля тяги, внаслідок чого воно прокручується або залишається нерухомим. Такий ефект може виникати також під час руху, якщо на поганій дорозі одне колесо раптом втрачає зчеплення з ґрунтом (відривається) і тому починає прокручуватися.

Коли колесо знову стикається з поверхнею, зчеплення відновлюється, внаслідок чого частота обертання колеса зменшується, а крутний момент, що передається на нього, різко збільшується. Ці зміни в русі та розподілі сил, що передаються через сателіти диференціала на інше колесо, можуть стати причиною занесення автомобіля.

Щоб уникнути цього, багато сучасних автомобілів оснащуються диференціалами, що самоблокуються (диференціалами з обмеженням прослизання).

Циліндрична головна передача

Циліндричні головні передачі (косозубі чи шевронні) застосовуються на передньопривідних автомобілях з поперечним розміщенням двигуна. Характеризуються найвищим ККД (0,98...0,99). Передатне число такої головної передачі знаходиться в межах 3,5...4,2. Подальше його збільшення призводить до збільшення габаритів та рівня шуму.

Циліндрична головна передача у цьому випадку розташована у єдиному картері з коробкою передач і диференціалом.

Черв'ячна головна передача

Черв'ячна головна передача найбезшумніша, має великі передатні числа попри відносно менші розміри. Однак низький ККД (0,9...0,92), значна вартість матеріалів (вінець веденого колеса виконується з олов'янистої бронзи) та виготовлення зробили такі передачі нерозповсюдженими.

Подвійні головні передачі

На автомобілях підвищеної прохідності, вантажівках та автобусах для отримання великих передатних чисел (та відповідно передачі значних крутних моментів) застосовуються подвійні головні передачі, що поділяють на центральні та рознесені. 

Подвійна центральна головна передача складається, як правило, з пари конічних та пари циліндричних шестерень. У порівнянні з конічною чи гіпоїдною з тим самим передатним відношенням така передача має меншу висоту.

Будова подвійної центральної головної передачі

Подвійна рознесена головна передача складається з одинарного конічного та бортових (колісних) редукторів. 

У важких вантажних автомобілях використовуються переважно головні передачі з планетарними колісними редукторами. Така конструкція передбачає наявність у маточинах обох коліс планетарних передач.

Подвійні рознесені головні передачі з циліндрічними редукторами утворюють портальні (П-подібні) ведучі мости. Така передача забезпечує більший кліренс (важливий для автомобілів підвищеної прохідності) або нижчий рівень підлоги (важливий для низькопідлогових автобусів).

Хоча головна передача з колісними редукторами має нижчий коефіцієнт корисної дії (~ 0,92...0,96) порівняно з одинарною або подвійною центральною, знижувальні редуктори в маточинах коліс збільшують крутний момент. Це дозволяє використовувати більш компактну головну передачу з диференціалом та спрощені півосі.