Los aceros comúnmente utilizados para la fabricación de engranajes de piñón y cremallera incluyen acero templado y revenido, acero endurecido, acero carburizado y templado y acero nitrurado. El acero fundido tiene una resistencia ligeramente menor que el acero forjado y a menudo se usa para engranajes más grandes. El hierro fundido gris tiene propiedades mecánicas deficientes y se puede utilizar en transmisiones de engranajes abiertos con cargas ligeras-. El hierro dúctil puede sustituir parcialmente al acero en la fabricación de engranajes. Los engranajes de plástico se utilizan principalmente en aplicaciones de carga-ligera y donde se requiere poco ruido; sus engranajes acoplados generalmente están hechos de engranajes de acero con buena conductividad térmica.
El desarrollo futuro de los engranajes de piñón y cremallera apunta hacia diseños de carga pesada-, alta-velocidad, alta-precisión y alta-eficiencia, mientras se busca un tamaño más pequeño, un peso más liviano, una vida útil más larga y confiabilidad económica.
El desarrollo de la teoría del piñón y cremallera y los procesos de fabricación avanzarán aún más en el estudio de los mecanismos de daño a los dientes. Esto proporcionará la base para establecer métodos confiables de cálculo de resistencia y la base teórica para mejorar la capacidad de carga-de los engranajes y extender su vida útil. También implicará el desarrollo de nuevos perfiles dentales, como perfiles dentales de arco circular; investigar nuevos materiales para engranajes y procesos de fabricación; y estudiar la deformación elástica, los errores de fabricación e instalación y la distribución del campo de temperatura de los engranajes para modificar los perfiles de los dientes, mejorar la suavidad del funcionamiento de los engranajes y aumentar el área de contacto de los dientes bajo carga completa, mejorando así la capacidad de carga del engranaje-.
La fricción, la teoría de la lubricación y la tecnología de la lubricación son trabajos fundamentales en la investigación de engranajes. Estudiar la teoría de la lubricación elastohidrodinámica y promover el uso de lubricantes sintéticos y la adición adecuada de aditivos de presión extrema a los aceites no solo puede mejorar la capacidad de carga-de la superficie del diente sino también aumentar la eficiencia de la transmisión.
