齿轮设计成弹性结构，因为它有较大的空间设置弹性元件。弹性元件设置在齿轮圈和齿轮心之间，较常见的弹性元件包括金属片弹簧、金属圆弹簧和橡胶弹簧。金属片弹簧弹性齿轮由瑞士机车和机器制造厂（SLM）发明，最初使用于瑞士BLS铁路的；这种弹性齿轮实际上衍生自齿轨铁路机车的牵引齿轮，使用多层弯曲的作为弹性元件，但由于钢板弹簧刚度大、缓冲效果不显着、组装及维修不方便，因此这种弹性齿轮在二十世纪中叶以后已被逐步淘汰，典型例子有瑞士为罗马尼亚研制的060 DA型柴油机车。金属圆弹簧弹性齿轮于1920年代由美国西屋电气