齒式聯軸器的構造是由兩具有相同齒數的外齒軸套和兩帶有凸緣的內齒圈等零件組成。兩外齒軸套分別用鍵連接固定在被鏈接兩軸的軸端，兩內齒圈的內齒與軸套上的外齒相嚙合，其凸緣用螺栓鏈接，從而實現兩軸的鏈接，外齒軸套及內齒圈上的齒輪為嚙合角a=20°的漸開線齒。為了補償兩周的相對角位移和徑向位移，加工時使內齒和外齒嚙合時具有確定的齒側間隙，外齒軸套的齒頂加工成球面，球面中心位于軸套的軸線上。顯然，當被聯接兩軸相對角位較大時，相嚙合的輪齒齒面將只能在兩端局部接觸，這必然會影響聯軸器的承載能力和使用壽命。因此，可以將軸套上的外齒由直線齒改成鼓形齒。這時，不但可移實際效果為主輪齒沿齒寬方向的接觸情況，提高承載能力和延長使用壽命，而且還可以提高聯軸器對兩軸相對角位移的補償能力。
被聯接兩軸，可用一直齒輪聯軸器（CL型）直接聯接，也可用兩只齒輪聯軸器(CLZ型）并通過一中間軸實現聯接。當通過中間軸實現兩軸的聯接時，齒輪聯軸器的結構，其中一半聯軸器由內齒圈及外齒軸套組成，而另一半則為一凸緣盤。其外齒軸套宜與中間軸相聯接，而凸緣盤與被鏈接的工作軸鏈接。
齒式聯軸器的特點是外形尺寸小，承載能力高，能在高轉速下優良地工作，這種聯軸器主要用于重型機械及長軸的聯接，但不宜用于立軸的鏈接。
齒輪聯軸器工作時，內齒圈和外齒軸套軸線的許用相對角位移△a為30’，對于CL型齒輪聯軸器，被聯接兩軸的許用相對徑向位移△△y為0.4~6.3mm；對于CLZ型齒輪聯軸器，△y=Atan△a=Atan30’=0.0873A（A為中間軸兩端的兩外齒軸套齒寬中線之間的距離）。當采用鼓形齒時，許用相對角位移△a可達3°。
外齒軸套和內齒圈通常用45鋼制造，當尺寸大時可用ZG45Ⅱ制造。內齒圈的齒面硬度不低于HRC40.當輪齒的分度圓直徑的圓周速度v小于5m/s時，齒面硬度可較低，對于內齒圈，應不低于HB250，對于外齒軸套，應不低于HJD280。通常內、外齒的硬度差應不低于HRC5或HB30。
齒輪聯軸器工作時，由于兩軸有相對角位移，內外齒的齒面間將不斷作軸向的相對滑動，這將導致齒面磨損和功率損耗。因此，齒輪聯軸器應有良好的潤滑和密封。
