直徑節距大於等於20或模數小於等於1.25的齒輪稱為小節齒輪或小模數齒輪，這些齒輪的設計有自己的特殊性，小齒距齒輪的製造公差和操作條件比大齒距齒輪相對嚴格。製造公差包括齒輪公差（齒尖直徑、齒徑、齒徑、齒厚），殼體中心距公差以及允許齒輪軸偏移公差。操作條件包括齒輪殼體和軸在載荷下的撓度，環境溫度引起的齒輪傳動部件熱膨脹或收縮（特別是對於不同材料）以及影響塑料件的溼度範圍。
對於給定的齒輪精度等級，與大節距齒輪相比，小節距齒輪相對於齒尺寸的公差要小得多。例如，精度標準AGMA 2000-A88，0.3模數、30齒齒輪的Q8級總單齒齒面公差（aka-TTE）為0.036。但對於3.0模塊、30齒齒輪為0.110。齒輪尺寸增加了10倍，而TTE只增加了3倍。另一個例子，根據精度標準ISO 1328-2，中徑在20至50毫米之間、模數在0.5至2.0之間的齒輪的8級跳動公差為0.032，齒輪節圓直徑和齒徑（模數）可以相應地變化2.5倍和4倍，但跳動公差保持不變。這就解釋了為什麼變速箱殼體中心距的給定公差容易被大節齒輪吸收，不會出現中心距離在其最大值時有小於1的接觸比或完全分離的小間距。
不同材料齒輪和殼體的工作溫度範圍加劇了這一問題，例如，鋁外殼內的鋼製小節距齒輪可以在環境溫度下正常工作，但在高工作溫度下，由於外殼膨脹較大，中心距離將增加，小節距齒輪可能分離。當小節距塑料齒輪位於鋁殼中時，則會出現相反的問題。在低溫下，小節距塑料齒輪變小，可能會分離；在高溫下，它們比外殼加速膨脹，可能會卡住。一些齒輪聚合物，如尼龍，對溼度敏感，它們在乾燥條件下較小，在高溼度會膨脹。
機加工齒輪的設計應具有相當高的精度，以最小化關鍵齒輪公差，如齒尖直徑、齒厚和跳動公差。有些齒輪成形製造技術，如粉末金屬加工和注塑成型，並不總是能做到這一點。如有可能，儘量減少殼體中心距公差和軸承或襯套間隙。
最大化齒輪齒的尺寸，例如，將0.2模數20齒齒輪替換為0.4模數10齒齒輪，齒的嚙合齒數應根據所需的傳動比而改變，這也會增加輪齒彎曲強度。對於標準齒輪，應採用pp正齒頂高修正（x-shift），以避免低齒數齒輪根圓角咬邊。
具有20度或14.5度壓力角和齒頂高係數1.0的標準齒輪齒比適用於商業應用的大節距齒輪，在許多情況下，它們不適合於小節距齒輪。應用非標準齒輪齒比是小節距齒輪的有效替代方法，有效漸開線齒廓的長度應增加，使齒儘可能長，需避免尖頭，構建根部圓角，避免幹涉。長齒適合在任何公差組合下適應中心距偏差，推薦的工作壓力角範圍為20-25度，齒尖半徑或倒角應最小化。
上圖顯示了有無齒頂修改的標準齒輪嚙合和非標準齒輪嚙合的示例，齒輪；A-標準（壓力角20°、X-shift為0和0、接觸比1.08）、B-標準（壓力角20°、X-shift為+0.5和-0.5、接觸比1.40）、C-非標準（壓力角22.5°、接觸比1.70）
結論
齒輪設計完成後，應通過公差和（如有必要）熱分析進行驗證，這種分析定義了臨界齒輪嚙合參數、接觸比的最小/最大值、正常齒隙、極端公差組合的根徑向間隙和操作條件。採用鋼製外齒輪和鋁殼，最大接觸比和最小、正常齒隙和根徑向間隙值在最小工作溫度、最小中心距離、最大齒厚和齒尖直徑、以及當最大跳動減小有效中心距離時實現。然後，在最大運行溫度、最大中心距離、最小齒厚和齒尖直徑，以及當最大行程增加有效中心距離時，實現最小接觸比和最大正常齒隙和根徑向間隙值。