суворовец написал : а крутящий момент на валу уменьшается.
Крутящий момент на валу определяется источником силы,то есть ДВС и КПП (если она есть) и не зависит от колеса.Зря вы упорствуете в своем невежестве.Момент остается постоянным,но сила(на конце радиуса) в зависимости от радиуса(та которая изображается как стрелка перпендикулярно радиусу по касательной)меняется,чем больше радиус,тем меньше сила.Но одновременно растет линейная скорость.Выиграть в моменте и в скорости одновременно нельзя действительно.Но в скорости выигрыш за счет радиуса,момент остался прежним(он от нас не зависит)сила уменьшилась.Это хорошо иллюстрируется не шестерней ,а болгаркой,небольшая болгарка,с не очень большой мощностью круг 125 мм.Если поставить круг больше легко спалить,если резать,если шлифовать шлифует.Ваши рассуждения о ведомой шестерне правильны.А по отношению к ведущей нет.Момент(мощность) источника силы не зависят от того,что мы используем в качестве нагрузки.Источник или справляется с этой нагрузкой(классический пример 100 км/час на горизонтальном участке дороги) и падение скорости вплоть до нуля но подъеме,то есть источник силы не справляется с возрастающей нагрузкой.С точки зрения физики авто перевозящее 10 т груза по горизонту не совершает работы(по отношению к этому грузу),косинус 90 равен нулю.А на подъеме угол уже не 90 градусов,и косинус не равен нулю,приходится совершать работу,поэтому и падают обороты,если не добавить энергии,то есть топлива,нажимая на педаль акселератора.