1500年左右，意大利人列奥纳多·达芬奇在他绘制的
螺纹加工机床构想图中已提出采用交换齿轮调整被加工螺纹导程的设想。19世纪初，交换齿轮在车床上获得实际应用。采用交换齿轮变速可以简化机床结构，但变速时须拆装齿轮,麻烦而费时,主要用于机床中传动比调整范围广或不需要经常变速的部位。根据所需传动比的调整范围和精度，可采用一对或两对交换齿轮。当两轴间只有一对交换齿轮时,由于中心距固定,各对交换齿轮的齿数和必须相等。当采用两对交换齿轮时，由于各对齿轮的齿数和是不固定的，中间轮轴（装有一个被动齿轮和一个主动齿轮）须装在可调整的交换齿轮架上。在要求被动轴与主动轴的旋转方向相反时，可在交换齿轮间增加一个空转的惰轮。当传动比带多位小数而且要求精度很高时，也有采用三对交换齿轮的。