模数是决定齿轮大小的因素。齿轮模数被定义为模数制轮齿的一个基本参数，是人为抽象出来用以度量轮齿规模的数。目的是标准化齿轮刀具，减少成本。直齿、斜齿和圆锥齿齿轮的模数皆可参考标准模数系列表。
工业定义：齿轮的分度圆是设计、计算齿轮各部分尺寸的基准，而齿轮分度圆的周长=πd=z p,于是得分度圆的直径 d=z p/π。
径节制齿轮
在一些国家里，不同模数使用径节作为齿轮的基本参数，用英寸为计量单位，径节以P表示，指圆周率π与齿距ρ的比，径节P=π/ρ，以 1/英寸为单位。
齿轮分度圆的周长=πd=z ρ,于是得分度圆的齿距ρ=πd/z。
径节P=Z/d (d的单位是英寸)
模数m=d/Z (d的单位是mm)
可以看出：
m=（1/P）*25.4=25.4/P
P=（1/m）*25.4=25.4/m
因此，模数m与径节P的关系是互为倒数，只是单位制不同。
即：模数与径节的乘积恒等于1。
相应于单位的换算，径节与模数之间有如下的关系式
P=π/ρ=25.4/m式中P为径节（1/英寸）；ρ为齿距（英寸）；m为模数（毫米）。
径节P与公制中模数m的作用相当。在大多数英制齿轮、齿轮联轴器和棘轮等零件中，径节是一项基本参数。径节越大，轮齿尺寸（齿高与齿厚）越小。有的国家对径节订有标准系列值。
双模数制
双模数制是获得短齿齿形的另一种方式，可提高抗弯强度，但稳定性较差，常用于汽车拖拉机行业。
双模数制规定用两个大小不等的模数来计算一个齿轮的各部尺寸，标记为分数形式m1/m2，其中较大的模数m1用来计算分度圆直径，较小的m2用来计算轮齿的尺寸。
各尺寸的计算公式如下：
分度圆直径：d=m1*Z
齿顶高: ha=ha*m2
齿根高： hf=(ha1+c1)*m2
齿顶圆直径: da=d+2*ha=m1*Z+2*ha*m2
齿根圆直径: df=d-2*hf=m1*Z-2*(ha1+c1)*m2
此外，分度圆齿厚S、齿距P、基圆直径db和中心距a是按照m1计算。
双径节制
双径节制是英制齿轮中获得短齿齿形的另一种方式，以提高抗弯强度。它规定较小的径节P2用来计算分度圆直径，较大的径节P1用来计算轮齿的尺寸，标记为P2/P1,较小的P2为分子，较大的P1为分母，正好与双模数制相反。
各尺寸的计算公式如下：
分度圆直径：d=Z/P2
齿顶高: ha=ha/P1
齿根高： hf=(ha1+c1)/P1
齿顶圆直径: da=d+2*ha=Z/P2+2*ha/P1
齿根圆直径: df=d-2*hf=Z/P2-2*(ha1+c1)/P1
此外，分度圆齿厚S、齿距P、基圆直径db和中心距a是按照P2计算。
标记
它的意思是用较小的径节P2=10（分子）来计算分度圆直径，用较大的径节P1=20（分母）来计算齿高。
因此，10/20pitch的双径节制齿轮的尺寸计算如下：
分度圆直径：d=Z/P2=Z/10 (d单位为英寸)
齿顶高: ha=ha/P1=1/20=0.05"=1.27mm
齿根高： hf=(ha1+c1)/P1=1.25/20=0.625"=1.588mm
中心距a是按照较小的径节10来计算的。
也可以先将双径节制转化为双模数制，再来计算尺寸:
双模数制标记为分数形式m1/m2，用大的模数m1用来计算分度圆直径，较小的m2用来计算轮齿的尺寸。
m1=1/P2*25.4=1/10"*25.4=2.54mm
m2=1/P1*25.4=1/20"*25.4=1.27mm
所以，这个齿轮用双模数制齿轮来表示就是2.54/1.27：
尺寸计算：
分度圆直径: d=2.54*z
齿顶高: ha=ha*m2=1*1.27=1.27mm
齿根高： hf=(ha1+c1)*m2=1.25*1.27=1.588mm
中心距a是按照较大的模数m1=2.54mm来计算的
但如果要按照模数来设计齿轮的话，模数要选择标准值，利用变位来达到中心距的要求。
由于在上式中π为一无理数,不便于作为基准的分度圆的定位。为了便于计算,制造和检验,现将比值p/π人为地规定为一些简单的数值,并把这个比值叫做模数(module),以m表示,即令其单位为mm。于是得:
模数m是决定齿轮尺寸的一个基本参数。齿数相同的齿轮模数大,则其尺寸也大。为了便于制造,检验和互换使用,齿轮的模数值已经标准化了。
模数的标准化数值参考GB1357-87。
第一系列有：0.1，0.12，0.15，0.2，0.25，0.3，0.4，0.5，0.6，0.8，1，1.25，1.5，2，2.5，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40，50.（优先选用第一系列）。
第二系列有:0.35，0.7，0.9，1.75，2.25，2.75，3.25，3.5，3.75，4.5，5.5，6.5，7，9，11，14，18，22，28，36，45. 单位mm。
