“Pitch ympyrä” on termi, jota käytetään keskusteltaessa vaihteiden mekaniikasta. Se on kuvitteellinen ympyrä, joka kulkee pisteiden läpi, joissa kaksi lukittua hammaspyörää koskettaa. Vaihteen pikiympyrän halkaisijan tunteminen on tärkeää, kun lasketaan useita vaihteistomekaniikkaan liittyviä mittauksia.
Kaksi vaihdetta voi kytkeytyä eri tavoin. Yksi vaihde voi pyöriä toisen vaihteen sisällä, toisen vaihteen ulkopuolella tai jopa kohtisuorassa toiseen vaihteeseen nähden. Lukittavat hammaspyörät siirtävät voimaa koneen yhdestä osasta toiseen. Jotta järjestelmä toimisi oikein, järjestelmä on suunniteltava siten, että vaihteet ovat sopivan kokoisia ja halkaisijaisia, jotta voidaan siirtää oikea määrä tehoa halutulla nopeudella.
Voimansiirron varmistamiseksi mahdollisimman tehokkaasti vaihteistot on suunniteltava huolellisesti siten, että yhden vaihteen hampaat kääntävät seuraavan vaihteen hampaat. Osan näistä laskutoimituksista tarvitaan pikiympyrän halkaisija. Kun kaksi hammaspyörää kytkeytyvät tehokkaasti, molempien hammaspyörien pikiympyrien on oltava toisiaan koskettavia.
Sävelkorkeus voidaan jakaa muihin tärkeisiin komponentteihin. Pyöreä nousu tai nousu on hammaspyörän hampaiden välinen etäisyys. Jotta kaksi hammaspyörää lukittuisi yhteen, etäisyyden yhdestä hampaasta pitkin ympyrää pitkin seuraavaan hampaan on oltava sama molemmissa vaihteissa. Muuten niitä ei synkronoida pyöritettäessä. Vaihdehampaan aluetta jakoympyrän ja hammaspyörän yläosan välillä kutsutaan lisäykseksi ja aluetta, joka kulkee hammaspyörän ja hammaspyörän pohjan välillä, dedendumiksi.
Kun pikiympyrä on piirretty, voidaan määrittää kunkin vaihteen nousuympyrän halkaisija ja säteen ympyrän säde. Ensimmäisen vaihteen jakoympyrän halkaisijan ja toisen vaihteen jakoympyrän halkaisijan suhteen on oltava sama kuin ensimmäisen vaihteen hampaiden lukumäärän suhde toisen vaihteen hampaiden määrään. Joten, tietäen kahden nousupiirin halkaisijan suhteen, insinööri tietää myös kuinka monta hammasta kullakin vaihteella on oltava neliötuumaa tai neliösenttimetriä kohti. Vaihteiden jakoympyrän halkaisijoiden suhde on myös yhtä suuri kuin nopeussuhde, joka on syöttövaihteen pyörimisnopeuden suhde lähtövaihteen pyörimisnopeuteen. Siksi hammaspyörän halkaisijan tunteminen on elintärkeää määritettäessä, toimiiko yksi vaihde seuraavan vaihteen kanssa.