材料的機械性能包括強度、硬度、塑性及韌性等，反映材料在使用過程中所表現出來的特性。齒輪在齧合時齒面接觸處有接觸應力，齒根部有最大彎曲應力，可能產生齒面或齒體強度失效。齒面各點都有相對滑動，會產生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強度和韌性。
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鋼材的韌性好，耐衝擊，還可以通過熱處理或化學熱處理改善其力學性能及提高齒面硬度，故最適應於用來製造齒輪，常用的是含碳量在(0.15～ 0.6)%的碳鋼或合金鋼。對於既是高速、重載又要求尺寸小、品質小的航空用齒輪，就都用性能優良的合金鋼來製造。
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R型、S型 滾子種類齊全
鑄鋼的耐磨性及強度均較好，但應經退火及正火處理，必要時也可進行調質。鑄鋼常用於尺寸較大的齒輪。
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灰鑄鐵性質較脆，抗衝擊及耐磨性都較差，但抗膠合及抗點蝕的能力較好。灰鑄鐵齒輪常用於工作平穩、速度較低、功率不大的場合。
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對高速輕載及精度不高的齒輪傳動，為了降低雜訊，常用非金屬材料（如夾布膠木、尼龍等）做小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵製造。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點蝕的能力，齒面的硬度應為250～350HBS。 常用的齒輪材料及其力學性能列於設計用表。
