Ein Übersetzungsverhältnis ist das Verhältnis zwischen der Anzahl der Zähne von zwei Zahnrädern, die kämmen. Dieser Zusammenhang wird mathematisch ausgedrückt. Wird beispielsweise ein Zahnrad mit 13 Zähnen von einem Zahnrad mit 21 Zähnen angetrieben, beträgt das Übersetzungsverhältnis 1/1.62 bzw. 1:1.62. Fast alle Arten von mechanischen Maschinen, wie Fahrzeuge, Landmaschinen und Industriemaschinen, verwenden in irgendeiner Weise Zahnräder, und Übersetzungen werden verwendet, um die Leistung der Maschine zu bestimmen.
Die Idee eines Übersetzungsverhältnisses basiert auf dem Umfang von Kreisen. Wenn zwei Zahnräder mit unterschiedlichem Umfang durch Zähne am äußeren Rand verbunden sind, wird die Bewegung des einen in eine größere oder kleinere Bewegung des anderen übersetzt. Wenn ein Zahnrad mit großem Umfang ein halb so großes dreht, dreht sich das kleinere Zahnrad doppelt so schnell wie das größere. Das gleiche Konzept funktioniert umgekehrt.
Die Übersetzungsverhältnisse werden von den Herstellern von Motoren und anderen Maschinen speziell zugeschnitten, um ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen. In einigen Kontexten, wie beispielsweise bei Automobilgetrieben, können die Übersetzungsverhältnisse variiert werden, um sich an die Bedürfnisse des Autos bei unterschiedlichen Geschwindigkeitsraten anzupassen. Der niedrigste Gang im Getriebe eines Autos hat ein hohes Übersetzungsverhältnis, z. B. 2:1 oder 3:1. Dies gibt dem Auto die Möglichkeit, sich von einem vollständigen Halt, beispielsweise an einer Ampel, leicht zu bewegen. Da der Motor jedoch für jede Umdrehung des Getriebes zwei oder drei Umdrehungen machen muss, kann ein Motor ein Auto im niedrigen Gang nicht sehr schnell fahren lassen.
Im zweiten Gang ist die Übersetzung niedriger, sodass der Motor weniger hart arbeiten muss, um dem Auto zusätzliche Beschleunigung zu verleihen. In den höheren Gängen werden die Übersetzungen immer kleiner. Diese sind gut für eine moderate Beschleunigung und reduzieren die Anzahl der Motorumdrehungen, die erforderlich sind, um das Auto auf einer angenehmen Reisegeschwindigkeit zu halten. Die Gänge in einem Getriebe dienen daher dazu, die Leistung eines Motors abhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit des Fahrzeugs entweder zu vergrößern oder zu reduzieren.
Zahnräder können manchmal durch Riemen oder auf andere Weise verbunden werden, aber die meisten sind durch Zähne verbunden. Diese Anordnung bietet einige deutliche Vorteile. Erstens gibt es keinen Schlupf zwischen den Zahnrädern, solange keiner der Zähne bricht, was zu einem Wirkungsgradverlust führen würde. Sie ermöglichen auch die Auslegung exakter Übersetzungsverhältnisse. Auch wenn die Umfänge der Zahnräder leicht unvollkommen sind, machen es die Zähne so, dass diese Unvollkommenheiten keine Rolle spielen. Da sie die Gänge exakt synchronisieren, geben sie ihnen auch eine exakte Übersetzung.