فولادهای رایج برای ساخت چرخ دنده های قفسه ای و پینیون عبارتند از فولاد کوئنچ شده و سکوریت شده، فولاد سخت شده، فولاد کربن دار و کوئنچ شده و فولاد نیترید شده. فولاد ریخته گری استحکام کمی کمتر از فولاد آهنگری دارد و اغلب برای چرخ دنده های بزرگتر استفاده می شود. چدن خاکستری خواص مکانیکی ضعیفی دارد و میتواند در درایوهای دنده باز با بار سبک-استفاده شود. چدن داکتیل می تواند تا حدی جایگزین فولاد در تولید دنده شود. چرخ دنده های پلاستیکی بیشتر در کاربردهای سبک-و در مواردی که نویز کم مورد نیاز است استفاده می شود. چرخ دنده های جفت آن ها عموماً از چرخ دنده های فولادی با هدایت حرارتی خوب ساخته شده اند.
توسعه آینده چرخ دندههای قفسهای و پینیون به سمت طراحیهای-بار سنگین،-بالا-با دقت-بالا-و کارآیی بالا است، در حالی که تلاش برای اندازه کوچکتر، وزن سبکتر، طول عمر بیشتر و قابلیت اطمینان اقتصادی است.
توسعه تئوری قفسه و پینیون و فرآیندهای ساخت، مطالعه مکانیسمهای آسیب دندان را بیشتر پیش خواهد برد. این مبنایی را برای ایجاد روشهای محاسبه مقاومت قابل اعتماد و پایهای نظری برای بهبود ظرفیت تحمل بار دنده-و افزایش عمر چرخ دنده فراهم میکند. همچنین شامل ایجاد پروفایل های دندانی جدید، مانند پروفیل های دندان قوس دایره ای می شود. تحقیق در مورد مواد دنده جدید و فرآیندهای ساخت؛ و مطالعه تغییر شکل الاستیک، خطاهای ساخت و نصب و توزیع میدان دمایی چرخ دنده ها برای اصلاح پروفیل دندان، بهبود نرمی عملکرد چرخ دنده و افزایش سطح تماس دندانه ها تحت بار کامل و در نتیجه افزایش ظرفیت تحمل بار چرخ دنده.
اصطکاک، تئوری روانکاری، و فناوری روانکاری کارهای اساسی در تحقیقات چرخ دنده هستند. مطالعه تئوری روانکاری الاستو هیدرودینامیک و ترویج استفاده از روان کننده های مصنوعی و افزودن مناسب افزودنی های فشار شدید به روغن ها نه تنها می تواند ظرفیت باربری سطح دندان را بهبود بخشد، بلکه راندمان انتقال را نیز افزایش می دهد.
