Utväxlingsförhållandet representerar förhållandet mellan antalet tänder mellan de två kugghjulen som går ihop. Utväxlingsförhållandet mellan kuggstång är något annorlunda eftersom det mäter distansstället. Detta förhållande visar antalet varv varje växel gör i förhållande till det rack det rör sig på. Kugghjulsdrev omvandlar rotationsrörelse till linjär rörelse.
Ett kuggväxelsystem består av ett runt kugghjul som kallas kugghjulet och en platt tandad komponent känd som kuggstången. Principen är densamma, men snarare än antalet rotationer, bestämmer förhållandet linjärt avstånd som kuggstången körs med varje rotation av drevet. Rack-and-pinion-kugghjul används för styrning i vissa bilar, trapphissar och vissa spårvagnar och järnvägar som har rack-and-pinion-kugghjulet mitt i spåret för att klättra branta stigar.
Istället för att räkna antalet tänder i varje växel, mät avståndet racket rör sig i tum. Mät avståndet från rackets ände till en godtycklig punkt, vrid drevet en hel varv och mät sedan avståndet igen. Skillnaden mellan de två är utväxlingsförhållandet.
För två standardrunda kugghjul beräknas utväxlingen genom att räkna antalet kuggar på varje kugghjul och dela antalet kuggar på kuggväxeln med antalet kuggar på den drivna växeln. Till exempel driver en växel med 25 tänder en växel med 75 tänder. Genom att dela 25 med 75 får du ett förhållande på 3/1, vilket innebär att för varje varv som förarutväxlingen gör gör det större växeln en gång.