齿轮被广泛使用在机械传动装置中，是常见的机械零件之一。人类在公元前就已经开始在农业生产和军事中使用齿轮。最初齿轮齿形并不是采用渐开线形状，而是拨挂齿形，未考虑齿形和齿距，图1-1所示为古代所使用的齿轮装置及其拨挂齿形 ^［1，2］ 。随着历史的发展和科技的进步，齿轮齿形从等齿距齿形发展到摆线齿形。18世纪60年代，采用渐开线作为齿轮的齿形轮廓被提出，但渐开线齿轮并未被广泛使用，直到一个世纪后，使用范成加工方法生产出渐开线齿形的齿轮以后，渐开线齿轮才在全世界被广泛使用 ^［3］ ，如图1-2所示。

齿轮传动是现代工业生产中最常用的机械传动方式之一，主要用来传递动力和运动，采用齿轮的各种传动形式如图1-3所示。齿轮传动与链传动、带传动、液压传动、摩擦传动等其他机械传动相比，具有效率高、功率范围大、传动比准确、使用周期长、节省空间等一系列优点。

通过调整齿轮间齿数比例及齿轮数目，齿轮传动理论上可以获得任意数值的传动比；也可以通过变化各传动轴的空间位置关系，使之应用于平行、正交等多种交错的传动关系。

齿轮的应用十分广泛，小至钟表，大至飞机轮船，都需要依靠齿轮来传递动力。目前，齿轮普遍应用于仪器仪表、工程机械、机床工具、矿山开采、起重设备、汽摩农机、电力能源、航空、船舶、兵器装备、轨道交通、水泥建筑、石油化工等20多个领域。齿轮作为机械产品中的最主要的传动零部件，其传动方式也已成为机械传动中不可缺少的传动形式。由于齿轮在工业发展中所占有的重要地位，使其被视为社会工业化进程的标志之一。