기어

쌍으로 작동하며, 한 기어의 톱니는 다른 기어의 톱니와 맞물리면서 회전운동과 회전력(토크)을 미끄러짐 없이 전달하거나 가감한다. 1쌍의 기어의 톱니들이 톱니바퀴에서처럼 원형체 위에 배열되어 있다면, 회전축의 속도와 회전력의 비(比)는 항상 일정하다. 그러나 톱니 배열이 원형이 아닐 때는 속도와 회전력의 비가 변한다(→ 기어 휠).

기어

대부분의 기어는 원형이다. 항상 일정한 속도비로 운동을 부드럽게 전달하기 위해서는 기어 톱니의 접촉면을 특정한 형태로 정확하게 만들어야 한다. 1쌍의 기어 중 작은 것(피니언)이 구동축에 연결되어 있으면 속도가 줄고 회전력이 커지지만, 피니언이 피동축에 연결되어 있으면 속도가 커지고 회전력은 작아진다. 피동 기어의 톱니수가 피니언보다 2배 많으면 피동 기어는 피니언에 의해 회전력이 2배인 반면 속도는 1/2배이다.

기어를 연결한 축들은 비교적 가깝게 있어야 하지만, 실제로는 서로간에 어떤 공간적인 관계가 있다. 즉, 평행한 것과 평행하지 않은 것, 교차하는 것과 교차하지 않는 것들이 있다. 이렇게 각기 다른 축 배열에 따라 그에 알맞은 기어를 만든다. 축이 평행하면 길이방향으로 곧고 축에 나란한 톱니를 가진 기어(평 기어)나 톱니가 나사처럼 비틀린 기어(헬리컬 기어)로 연결한다.

축이 교차할 때는 원뿔대에 테이퍼 톱니가 배열된 기어(베벨 기어)로 연결하며, 평행하지도 교차하지도 않는 축은 웜 기어로 연결한다. 웜은 나사와 비슷하고 기어는 실린더 주위를 감은 긴 너트의 1/4 단면과 닮았다. 교차하든 교차하지 않든 평행하지 않는 축은 대부분 서로 직각을 이룬다.

웜은 기본적으로 나사이기 때문에 나사줄(톱니)이 하나만 있어도 되지만, 평행축 기어(평기어 또는 헬리컬 기어)는 피니언과 계속 접촉해야 하므로 적어도 5개의 톱니를 가져야 한다. 그러므로 1쌍의 기어에서 큰 속도비를 얻는 데는 웜 기어가 적당하고, 축이 평행하면 큰 속도비를 얻기 위해 여러 개의 기어 쌍(기어열)을 연결하여 사용해야 한다.→ 차동 기어