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  相對於其他的傳動裝置(例如,摩擦傳動等),擁有定傳動比的齒輪在一些精密機械(例如,需要極其精確傳動比的手錶)中有很強的優勢。在驅動裝置和從動裝置相臨近情況下,齒輪傳動相對與其他傳動方式的優勢在於減少所需零件數目,不足之處在於齒輪的加工製造較昂貴,有潤滑要求。

  人類對齒輪的使用源遠流長,亞里士多德可認為是第一個系統論述這一機構的人。而阿基米德不僅對齒輪和蝸輪有詳盡的論述,Pappus更記載了阿基米德通過一個蝸輪和九個齒輪的機構,使少數幾個奴隸就將大船Syrakusia推下海中。 古印度的棉核剔除機構(現收藏於柏林博物館)都含有齒輪機構。齒輪的具體發明人無史可考,而早期齒輪並沒有齒形和齒距的規格要求,因此連續轉動的主動輪往往不能使被動輪連續轉動。為了解決這一問題,齒形發展為弧形,並通過減小齒距使被動輪獲得連續轉動,這使得齒輪機構的汲水裝置十分普及。  由於鐘錶的出現和普及,人們產生了對齒輪定速傳動的需求。由齒廓齧合基本定律:  和傳動比恆定的條件:  所決定的齒形理論上是無窮多的,Olaf Roemer在1674年曾論述外擺線齒形,而1694年Philipp de la Hire提出了漸開線齒形(齒形為圓形的漸開線)。在1733年,Camus提出了著名的Camus定理:  1765年,Euler闡明瞭相齧合的齒輪,其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關係。其後Savary完善了這一關係,形成了現在使用的Euler-Savary方程。1873年,Hoppe指出了不同齒數的齒輪在壓力角改變時的漸開線齒形,從而奠定了變位齒輪的基礎。19世紀末,範成切齒法原理的提出使漸開線齒形最終戰勝擺線齒形走上了大規模生產的道路。  1907年,Frank Humphris提出了圓弧齒形。圓弧齒形在使用壽命和減小尺寸方面有一定優勢,因此在現代工業中也逐漸發揮作用。

  

  直齒輪是一種普遍的齒輪。當一對直齒輪正確地齧合在一起時,它們的安裝軸線是相互平行的。

  兩軸相交者,由圓錐形磨擦輪演變而成,兩軸相交之齒輪。

  斜齒輪有對軸上的橫向力,為消除這種力,把一個齒輪作成對稱方向相反的斜齒輪,來消除這種力,看上去像個人字,簡稱為人字形齒輪。

  用於連線齒輪和軸承,是在機械個體中被廣泛應用的零件部分。

  具有極高轉速比,常見於蝸桿減速機,又具備自鎖功能,以防負荷過大時產生反轉。

  螺旋角:formula_1為左旋,反之為右旋  齒距:formula_2,下標n和t分別表示法向和端面  模數:formula_3  齒寬:formula_4  分度圓直徑:formula_5 齒頂圓直徑:da=m乘以(z+2) 齒根圓直徑:df=m乘以(z-2.5)  中心距:formula_6 <注>:m為齒輪模數,z為齒數  正確齧合條件:formula_7 重合度:formula_8  當量齒數:formula_9

  在某些機器(如汽車)有必要改變傳動比,以適應任務。有幾種方法實現這個目標。例如:

  許多有色金屬合金,鑄鐵,粉末冶金,甚至塑料用於製造的齒輪。但最常用的是鋼材,因為他們的高強度重量比,低成本。常用塑料是在成本和重量是一個問題。設計合理的塑料齒輪可以代替鋼在許多情況下,因為它有許多理想效能,包括耐汙垢,低速齧合,並能夠“跳過”相當不錯的。製造商已經採用塑料齒輪,使負擔得起的消費專案物品,如影印機,光儲存裝置,錄影機,價格便宜發電機,消費類音訊裝置,伺服電機,和印表機。  在機械裝置中,齒輪常用材料有45號調質鋼,40Cr調質鋼等。45號鋼,40Cr在調質後進行表面淬火可以在基本保持齒根彎曲疲勞強度的前提下很大程度地增加齒面疲勞強度,40Cr齒輪採用調質後表面淬火的熱處理工藝可使齒面硬度達到45～55 HRC。20CrMnTi(滲炭後淬火)是比較好的齒輪材料,其強度極限(1200MPa)和屈服極限(1100MPa)是相對較高的,表面硬度可達58～62 HRC,在高速過載並且對機械尺寸和質量有較高要求的裝置中的典型材料。

  齒輪的加工方法有鑄造、鍛造、模鍛、冷扎、熱扎、切削加工等,其中以切削加工最為常見。切削加工可按原理分成仿形法和範成法兩種。  仿形法是在銑床上採用刀刃形狀與被切齒輪的齒槽兩側齒廓形狀相同的銑刀逐個齒槽進行切質的加工工藝。仿形法生產效率低,加工精度低,適用與對精度要求不高的大模數單件小批量生產。  範成法又稱展成法,是目前齒輪加工中最常用的一種,如插齒、滾齒、磨齒等。範成法是利用齒廓齧合基本定律來切制齒輪的,假想將一對齧合的齒輪之一作為刀具,而另一個作為齒坯,使兩者仍按原傳動比運動,同時刀具作切削運動,則在齒輪坯上便可加工出與刀具齒輪共軛的齒輪廓。  搓齒加工的成形原理。安裝在滑臺上的上下對置的兩把搓齒模具,在經同步齒輪同步後由油壓或伺服電機驅動作相對直線運動,模具被修磨成逐漸切入的齒形,工件由前後頂尖支撐,並可以通過前後頂尖的位移功能方便的調整工件加工部位,上下模具相對運動驅動工件旋轉並逐漸的將工件擠壓成形,經休整後最終退出,花鍵的成形精度及穩定性是由上下搓齒模具的預置剛性距離而獲得,數秒鐘內完成無屑成形。花鍵冷成形實際上時一次齒根材料被逐漸擠壓替換到齒頂的無屑加工過程。搓齒成形工藝及其優點。效率與傳統的切削加工相比,提高30倍以上,工件承載能力比切削件提高40%,粗糙度可達到Ra0.4以下,節約材料9%-15%,經冷成形的齒形的疲勞強度及扭轉強度、耐磨性大幅提高。  在齒輪系統中,當齒輪數互質時(齒輪數互為不相等的質數),可以因為齒輪咬合時的磨損被平均分散,而增加齒輪使用壽命。

  齒輪幾何檢查和驗證,可使用各種方法,如CT掃描、座標測量機、白光掃描或鐳射掃描。特別有用的塑料齒輪,CT掃描可以檢查內部幾何和不完善之處,如孔隙率。

  齒輪的失效主要出現在輪齒上。不過,輪齒每一種失效形式的出現並不是單一的,齒面一旦出現了點蝕或膠合,就會加劇齒面的磨損;齒面的嚴重磨損又將導致輪齒的折斷等。

  齒輪是一種常見產業的符號。臺灣部分的職業學校,有些社會主義國家的國旗或國徽會出現齒輪,例如:寮國國徽、中華人民共和國國徽。
齒輪(Gear或cogwheel)是輪緣上有齒能連續齧合傳遞運動和動力的機械零件,齒輪依靠齒的齧合傳遞扭矩。齒輪通過與其它齒狀機械零件(如另一齒輪、齒條、蝸桿)傳動,傳動方式是齧合傳動,可實現改變轉速與扭矩、改變運動方向和改變運動形式等功能。由於傳動效率高、傳動比準確、功率範圍大等優點,齒輪機構在工業產品中廣泛應用,其設計與製造水平會直接影響到工業產品的品質。