通常，在設計單個(gè)齒輪或齒輪系時(shí)，材料的選擇將是齒輪幾何形狀所依據的主要因素，或者齒輪的性能將決定正確的材料選擇。齒輪構造中通常使用各種原材料，每種材料都有其較佳的機械性能，這是其較佳選擇。材料的主要類(lèi)別是銅合金、鐵合金、工具鋼合金和鋁合金等材質(zhì)。

齒輪的主要類(lèi)別包括：馬刺、斜齒、斜角、準雙曲面等等。不同類(lèi)型的齒輪有很多復雜之處。實(shí)際上，齒輪類(lèi)型的選擇不是一個(gè)容易的過(guò)程。它取決于許多考慮因素。影響因素包括物理空間和軸的布置，齒輪比，負載，精度和其材料的選取。

銅合金

在設計要經(jīng)受腐蝕性環(huán)境或需要非磁性的齒輪時(shí)，銅合金通常是不錯的選擇。齒輪傳動(dòng)中使用的三種常見(jiàn)的銅合金是黃銅，磷青銅和鋁青銅。黃銅是銅和鋅的合金。鋅的含量在不同的黃銅合金中會(huì )有所不同，并且鋅的存在會(huì )改變合金的延展性。

較低的鋅含量可在黃銅合金中保持較高的延展性，而較高的鋅濃度則會(huì )降低合金的延展性。黃銅合金的銅基有助于其易于加工和具有抗菌作用。通常由黃銅合金制成的齒輪是正齒輪和齒條，它們將用于低負載環(huán)境中，例如儀表驅動(dòng)系統。

鋁青銅是齒輪傳動(dòng)中發(fā)現的第三種銅合金。這種合金將銅與鋁，鐵，鎳和錳結合在一起。鋁青銅合金具有比磷青銅合金更高的耐磨性，并且還具有優(yōu)異的耐腐蝕性。鐵的添加改善了該合金的耐磨性。鎳和錳增加了其耐腐蝕性。鋁青銅合金可以抵抗由于氧化，暴露于鹽水和暴露于有機酸引起的腐蝕。這些合金的額外耐磨性使得齒輪的設計比磷青銅合金制成的類(lèi)似尺寸的齒輪能夠承受更大的負載。由鋁青銅合金制成的典型齒輪包括交叉軸斜齒輪（螺桿齒輪）和蝸輪。

鐵合金

當齒輪設計需要的材料強度時(shí)，鐵合金是不錯的選擇。原始鐵可以鑄成灰鑄鐵并加工成齒輪。通常，鑄鐵用于磷青銅是合適替代品的應用中，但該應用不受材料磁場(chǎng)的限制。鋼是鐵，碳和其他微量元素的合金。鋼合金有四個(gè)主要名稱(chēng)。這些是碳素鋼，合金鋼，不銹鋼和工具鋼。碳鋼合金幾乎可以用于所有類(lèi)型的齒輪傳動(dòng)裝置，因為它們易于加工，具有良好的耐磨性，可以進(jìn)行硬化，可以廣泛使用并且相對便宜。這些鋼是正齒輪、斜齒輪、齒條、錐齒輪和蝸桿的理想選擇。

碳鋼可以進(jìn)行感應淬火或激光淬火，其硬度可達致HRc55。合金鋼（如AISI 4140）包含其他元素，如鋁，鉻，銅等。這些其他元素與鐵和碳形成合金后，會(huì )產(chǎn)生比普通碳鋼更堅固，更易于加工且具有更高耐腐蝕性的鋼。這些合金通常用于制造正齒輪，斜齒輪，齒條，螺旋錐齒輪和蝸桿。

對于齒輪傳動(dòng)，通常使用303不銹鋼。在303合金中，鉻含量降低到17％，而1％的合金是硫。由于添加了硫，與304合金相比，303合金的切削性得到了改善。當需要提高耐腐蝕性時(shí)，316合金是更好的選擇。該合金含有16％的鉻，10％的鎳和2％的鉬；316和303合金用于正齒輪，斜齒輪和錐齒輪。齒條通常由304合金制成。440C是常見(jiàn)的鐵素體不銹鋼，而17-4PH是常見(jiàn)的沉淀硬化不銹鋼。

鋁合金

在需要高強度重量比的應用中，鋁合金是鐵合金的良好替代品。鋁合金通常是相同尺寸的鋼合金重量的三分之一。一種稱(chēng)為鈍化的表面處理可以保護鋁合金免受氧化和腐蝕。這類(lèi)似于鋼鐵合金上的銹蝕。但是，它可以覆蓋表面，防止進(jìn)一步損壞。

鋁合金不能在高溫環(huán)境下使用，因為它們會(huì )在400°F下開(kāi)始變形。齒輪傳動(dòng)中常用的鋁合金是2024、6061和7075。2024鋁合金是鋁青銅的表親，因為它也是鋁和銅的合金。6061鋁是鋁，硅和鎂的合金。它是一種中等強度的鋁合金，具有良好的耐腐蝕性并且可焊接。所有這兩種鋁合金都可以進(jìn)行熱處理以提高其硬度。鋁合金制成的齒輪包括正齒輪，斜齒輪。