Kierukkavaihde on hammaspyörä, joka on asetettu kulmaan. Kulmikkaat hampaat kiinnittyvät hitaasti ja tasaisesti, jolloin kierukkapyörä on hiljaisempi ja tasaisempi kuin monet muut vaihteet. Tästä syystä autot on usein varustettu kierukkavaihteilla, ja tätä mallia voidaan käyttää myös monissa muissa sovelluksissa. Näitä vaihteita on saatavana erikokoisina eri tehtäviin.
Vaihteet on suunniteltu siirtämään voimaa joko muille vaihteille tai muille esineille. Niillä on selvä mekaaninen etu, koska pienellä vaihteella voidaan kääntää suurempi hammaspyörä ja moninkertaistaa voima. Pyöräilijät ovat hyvin tietoisia tästä mekaanisesta edusta, koska polkupyörän välityssuhteen muuttaminen pakottaa pyöräilijän tekemään enemmän työtä tai helpottamaan pyöräilijän työtä. Pienemmät välityssuhteet, joissa vaihteet ovat lähellä samaa kokoa, vaativat vähemmän energiaa, mutta ne tuottavat myös vähemmän pyörimisliikettä, kun taas suuret vaihteet pakottavat pyöräilijän työskentelemään lujemmin, mutta luovat paljon enemmän pyörimisvoimaa.
Kun ihmiset ajattelevat vaihteita, he ajattelevat usein hammaspyörää, klassista hammaspyörän muotoista hammaspyörää, jossa on yksinkertaiset suorat hampaat. Kierukkahammaspyörät on suunniteltu samalla tavalla, paitsi että hampaat kulkevat vinosti hammaspyörän poikki sen sijaan, että ne olisivat kohtisuorassa. Kierteisellä hammaspyöräsuunnittelulla on tiettyjä etuja tasaisemman ja hiljaisemman käytön takana, joka johtuu hammaspyörien hitaasta yhdistämisestä. Kierteiset hammaspyörät kuluvat yleensä hitaammin, koska voiman kuormitus jakautuu sen sijaan, että ne keskittyisivät, ja hampaat ovat vähemmän halkeamia.
Sen lisäksi, että hammaspyörät ovat rinnakkain ja vaihteet vierekkäin, useimmat kierteiset hammaspyörät voivat toimia myös kohtisuorassa toisiinsa nähden, kun hammaspyörän hampaat on suunniteltu oikein. Tämä voi olla joissakin tapauksissa hieno näppärä temppu. Kierukkavaihteella on taipumus synnyttää voimakas työntökuorma, akselin suuntainen kuorma, mutta tämä voidaan kompensoida erityislaakereilla.
Vaihteessa peruskierukkavaihteesta, joka tunnetaan kaksoiskierukkavaihteena tai kalanruotovaihteena, hammaspyörässä on kaksi hammasryhmää vierekkäin, jotka ovat vinossa eri kulmissa. Tämä vähentää työntövoimaa ja poistaa tarpeen käyttää erikoislaakereita. Kalanruoto-hammaspyörissä voi olla v-muotoinen kuvio tai kaksi sarjaa kulmikkaita hampaita, joiden keskellä on ura, vaihteiden iästä ja valmistuspaikasta riippuen. Vanhemmat valmistustekniikat vaativat yleensä kourun läsnäolon kaksoiskierukkavaihteen keskellä, kun taas uudemmissa vaihteissa tämä ominaisuus puuttuu.