齿轮设计的主要内容包括：确定齿轮材料及其热处理方法，确定齿轮类型及齿轮传动精度等级，确定主要参数，确定齿轮的结构类型和结构尺寸，计算齿轮上的作用力。
1.确定齿轮材料及其热处理方法
       常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等，一般多采用锻件或轧钢。当齿轮较大（例如直径大于400~600mm）而轮坯不易锻造时，可采用铸钢。
       齿轮常用的热处理方法主要有表面淬火、渗碳淬火、调质、正火、渗氮等五种方法。上述热处理方法中，调质和正火处理后的齿面硬度较低（HBS≤350），为软齿面；其他方法处理后的齿面硬度较高，为硬齿面。软齿面的工艺过程较简单，适用于一般传动。
       转矩不大时，可试选用碳素结构钢，若计算出的齿轮直径太大，则可选用合金结构钢。轮齿进行表面热处理可提高接触疲劳强度，因而使装置较紧凑，但表面热处理后轮齿会变形，要进行磨齿。表面渗氮齿形变化小，不用磨齿，但氮化层较薄。尺寸较大的齿轮可用铸钢，但生产批量小时以锻造较经济。转矩小时，也可选用铸铁。
2.确定齿轮类型及齿轮传动精度等级
          按照工作条件，齿轮传动可以分为闭式传动和开式传动两种。闭式传动的齿轮封闭在刚性的箱体内，因而能保证良好的润滑和工作条件。
       国家标准GB/T10095-1998对圆柱齿轮及齿轮副规定了1到12共12个精度等级，其中1级的精度最高，12级的精度最低，常用的是6~9级精度。按照误差的特性及它们对传动性能的主要影响，将齿轮的各项公差分为三个组，分别反映传递运动的准确性、传动的平稳性和载荷分布的均匀性。此外，考虑到齿轮制造误差以及工作时轮齿变形和受热膨胀，同时为了便于润滑，需要有一定的齿侧间隙，为此，标准还规定了14种齿厚偏差。齿轮传动精度等级的选择及应用如表3-2所示。

3.确定齿数、齿宽和螺旋角
1.齿数
       标准齿轮的齿数应不小于17，一般可取z1>17.齿数多，有利于增加传动的重合度，使传动平稳，但当分度圆直径一定时，增加齿数会使模数减小，有可能造成轮齿弯曲强度不够。
       设计时，最好使中心距值为整数，当模数m值确定后，调整z1、z2的值来确定。调整后的值还应当保证满足接触强度和弯曲强度，并使u值与所要求的i值的误差不超过±3%~5%。
2.齿宽
       齿宽由b=φdd算得，齿宽要加以圆整。作为大齿轮的齿宽b2，而使小齿轮的齿宽b1=b2+（5~10）mm，以保证轮齿有足够的啮合宽度。
3.螺旋角
斜齿轮上还有螺旋角，螺旋角的计算公式为

 

4.确定齿轮的结构类型和结构尺寸
       直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴颈接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为齿轮轴。如果齿轮的直径比轴的直径大得多，则应把齿轮和轴分开制造。
       顶圆直径小于500mm的齿轮可以锻造或铸造，通常采用腹板式结构。直径较小的齿轮也可做成实心的。顶圆直径大于400mm的齿轮常用铸铁或铸钢制成，常采用轮辐式结构。
5.计算齿轮上的作用力（圆周力、径向力、轴向力）
       为了计算齿轮的强度，设计轴和轴承，有必要分析齿轮上的作用力。齿轮上的作用力力可分解成圆周力、径向力和法向力。二级圆柱齿轮减速器的齿轮包括直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两类。
直齿圆柱齿轮上作用力的计算公式为
圆周力：

径向力：

法向力：

式中，α表示压力角。
斜齿圆柱齿轮上作用力的计算公式为
圆周力：

径向力：

法向力：

式中，β表示斜齿轮螺旋角。