定義輪緣上有齒能連續嚙合傳遞運動和動力的機械元件。
齒輪結構齒輪一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。
齒輪分類齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和制造方法等分類。
1、齒輪的齒形包括齒廓曲線、壓力角、齒高和變位。表為齒輪按齒形的分類。
漸開線齒輪比較容易制造，因此現代使用的齒輪中漸開線齒輪占絕對多數，而擺線齒輪和圓弧齒輪應用較少。在壓力角方面，以前有些國家采用過14.5°和15°，但是多數國家已統一規定為20°小壓力角齒輪的承載能力較小;而大壓力角齒輪，雖然承載能力較高，但在傳遞轉矩相同的情況下軸承的負荷增大，因此大壓力角齒輪僅用于特殊情況。齒高已標準化，一般均采用標準齒高。變位齒輪優點較多，已遍及各類機械設備中。
2、齒輪按其外形分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿-蝸輪。
3、按齒線形狀齒輪分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪。
4、按輪齒所在的表面齒輪分為外齒輪、內齒輪。外齒輪齒頂圓比齒根圓大;而內齒輪齒頂圓比齒根圓小。
5、按制造方法齒輪分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結齒輪等。
齒輪材料制造齒輪常用的鋼有調質鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼的強度比鍛鋼稍低，常用于尺寸較大的齒輪;灰鑄鐵的機械性能較差，可用于輕載的開式齒輪傳動中;球墨鑄鐵可部分地代替鋼制造齒輪;塑料齒輪多用于輕載和要求噪聲低的地方，與其配對的齒輪一般用導熱性好的鋼齒輪。
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未來齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向發展，并力求尺寸小、重量輕、壽命長和經濟可靠。
而齒輪理論和制造工藝的發展將是進一步研究輪齒損傷的機理，這是建立可靠的強度計算方法的依據，是提高齒輪承載能力，延長齒輪壽命的理論基礎;發展以圓弧齒廓為代表的新齒形;研究新型的齒輪材料和制造齒輪的新工藝;研究齒輪的彈性變形、制造和安裝誤差以及溫度場的分布，進行輪齒修形，以改善齒輪運轉的平穩性，并在滿載時增大輪齒的接觸面積，從而提高齒輪的承載能力。
摩擦、潤滑理論和潤滑技術是齒輪研究中的基礎性工作，研究彈性流體動壓潤滑理論，推廣采用合成潤滑油和在油中適當地加入極壓添加劑，不僅可提高齒面的承載能力，而且也能提高傳動效率。
齒輪的制造材料和熱處理過程對齒輪的承載能力和尺寸重量的影響
20世紀50年代前，齒輪多用碳鋼，60年代改用合金鋼，而70年代多用表面硬化鋼。按硬度，齒面可區分為軟齒面和硬齒面兩種。
軟齒面的齒輪承載能力較低，但制造比較容易，跑合性好，多用于傳動尺寸和重量無嚴格限制，以及小量生產的一般機械中。因為配對的齒輪中，小輪負擔較重，因此為使大小齒輪工作壽命大致相等，小輪齒面硬度一般要比大輪的高。
硬齒面齒輪的承載能力高，它是在齒輪精切之后，再進行淬火、表面淬火或滲碳淬火處理，以提高硬度。但在熱處理中，齒輪不可避免地會產生變形，因此在熱處理之后須進行磨削、研磨或精切，以消除因變形產生的誤差，提高齒輪的精度。