齒輪傳動主要的失效形式有輪齒折斷、齒麵點蝕、齒面磨損、齒面膠合以及塑性變形等。

輪齒折斷通常有兩種情況：

一種是由於多次重複的彎曲應力和應力集中造成的疲勞折斷；

另一種是由於突然產生嚴重過載或衝擊載荷作用引起的過載折斷。尤其是脆性材料（鑄鐵、淬火鋼等）製成的齒輪更容易發生輪齒折斷。兩種折斷均起始於輪齒受拉應力的一側。

增大齒根過渡圓角半徑、改善材料的力學效能、降低表面粗糙度以減小應力集中，以及對齒根處進行強化處理（如噴丸、滾擠壓）等，均可提高輪齒的抗折斷能力。

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工程實際中，對齒輪傳動的基本要求之一是傳動比保持不變，否則，當主動輪等角速度迴轉時，從動輪的角速度為變數，從而產生慣性力。

這不僅影響齒輪傳動的工作精度和平穩性，甚至可能導致輪齒過早失效。齒輪機構的傳動比是否恆定，直接取決於兩輪齒廓曲線的形狀。齒廓齧合基本定律就是研究當齒廓形狀符合何種條件時，才能滿足這一基本要求。

按照一對齒輪傳動的傳動比是否恆定，齒輪機構可以分為兩大類：

其一是定傳動比齒輪機構，齒輪是圓形的，又稱為圓形齒輪機構，是應用最廣泛的一種；

其二是變傳動比齒輪機構，齒輪一般是非圓形的，又稱為非圓形齒輪機構，僅在某些特殊機械中適用。

按照一對齒輪在傳動時的相對運動是平面運動還是空間運動，圓形齒輪機構又可以分為平面齒輪機構和空間齒輪機構兩類。