Τα κιβώτια ταχυτήτων έχουν χρησιμοποιηθεί από την ανθρωπότητα για μεγάλο χρονικό διάστημα, αυτή η μέθοδος επικοινωνίας περιστροφικής ενέργειας είναι η πιο κοινή στη μηχανική.
Αυτοί οι μηχανισμοί μεταφέρουν την κίνηση από τον έναν άξονα στον άλλο, συνήθως με μια αλλαγή στη συχνότητα των στροφών ανά μονάδα χρόνου. Τα μέσα εμπλοκής και τα άμεσα στοιχεία επικοινωνίας της κίνησης είναι είτε τροχοί είτε ράγες με εσοχές και προεξοχές ειδικού σχήματος κομμένες στις επιφάνειες εργασίας τους.
Από τα δύο στρογγυλά στοιχεία που αλληλεπιδρούν στο κιβώτιο ταχυτήτων, ένα από τα μεγαλύτερης διαμέτρου ονομάζεται τροχός και το δεύτερο ονομάζεται γρανάζι, αν και, στην ουσία, είναι και τα δύο γρανάζια.
Ανάλογα με το αν η εργασία της αύξησης της ταχύτητας περιστροφής ή, αντίθετα, της μείωσής της, τίθεται στο κιβώτιο ταχυτήτων, προηγείται είτε ένας τροχός είτε ένα γρανάζι.
Τα σύγχρονα δομικά υλικά καθιστούν δυνατή τη δημιουργία γραναζιών ικανών να μετατρέψουν με επιτυχία ισχύ έως και 36 εκατομμύρια watt.
Οι απαιτήσεις για τους μηχανισμούς είναι διαφορετικές, επομένως η ποικιλία των σχημάτων γραναζιών είναι πολύ μεγάλη. Οι άξονες περιστροφής μπορεί να είναι παράλληλοι, διασταυρούμενοι ή τέμνοντες, ανάλογα με αυτό, υπάρχουν κυλινδρικοί, ελικοειδείς,ατέρμονα ή λοξότμητα γρανάζια. Ένα χαρακτηριστικό του τελευταίου είναι η ικανότητα να μεταδίδει περιστροφή σε έναν άξονα που βρίσκεται σε ορθή γωνία προς τον κινητήριο άξονα. Αυτή η δυνατότητα είναι συχνά απαραίτητη σε διάφορους μηχανισμούς, για παράδειγμα, η μεταφορά της μηχανικής ενέργειας από τον άξονα καρδανίου ενός αυτοκινήτου στους κινητήριους τροχούς πραγματοποιείται ακριβώς σύμφωνα με ένα τέτοιο κινηματικό σχήμα.
Πιο συχνά, τα κωνικά γρανάζια έχουν ίσια, ακτινικά κομμένα (εφαπτομενικά) δόντια. Εάν οι κινητήριοι και κινούμενοι άξονες δεν τέμνονται, τότε ένα τέτοιο κιβώτιο ταχυτήτων ονομάζεται υποειδές. Η χρήση τέτοιων μηχανισμών στη σχεδίαση του πίσω άξονα προκαλείται από την επιθυμία των προγραμματιστών να χαμηλώσουν το συνολικό κέντρο βάρους του αυτοκινήτου για να του δώσουν μεγαλύτερη σταθερότητα.
Εκτός από τους οδοντωτούς τροχούς, χρησιμοποιούνται και άλλα εργαλεία, για παράδειγμα, με σπειροειδή κοπή.
Επιπλέον, τα κωνικά γρανάζια καθιστούν δυνατή την επικοινωνία της περιστροφής όχι μόνο σε ευθεία γραμμή, αλλά και σχεδόν σε οποιαδήποτε άλλη γωνία, αμβλεία ή απότομη.
Η τεχνολογία κατασκευής των κωνικών γραναζιών είναι περίπου η ίδια με αυτή των κυλινδρικών οδοντωτών τροχών, αλλά το τεμάχιο εργασίας έχει ένα μάλλον περίπλοκο σχήμα. Αποτελείται, όπως λέγαμε, από δύο κόλουρους κώνους με κοινή μεγάλη βάση στον ίδιο άξονα. Οι γενετικές δομές των κώνων είναι κάθετες. Το προφίλ του δοντιού είναι ευδιάκριτο από τη μη λειτουργική πλευρά του λοξότμητου τροχού, ενώ το πλάτος του δοντιού μειώνεται από την περιφέρεια προς το κέντρο. Το υλικό κατασκευής είναι ειδικό ατσάλι, ανθεκτικό στη φθορά και πολύσταθερή.
Το προφίλ κοπής είναι μια ελικοειδής γραμμή, αυτό το σχήμα παρέχει την πιο ομαλή περιστροφή, ομοιόμορφη φθορά και μέγιστη κατανομή της μηχανικής καταπόνησης τη στιγμή της επαφής μεταξύ των δοντιών.
Γρανάζια με μεταβλητό σχήμα προφίλ κατά μήκος είναι δύσκολο να κατασκευαστούν και για την απόκτησή τους χρησιμοποιούνται μηχανές CNC.
