圓弧齒輪泵齒輪的齒形與結構是齒輪核心的內容，內嚙合齒輪泵決定齒輪傳動的主要性能和指標，其他內容則只能在此基礎上做局部的改進。從理論上講，很多曲線都可以作為齒輪的齒廓曲線，但實際能夠用作齒廓曲線的卻很少。齒輪誕生初期，由于傳動所要求的速度較低，功率較小，齒廓只是簡單的直線或粗糙曲線，數學的發展使齒廓有了的曲線形狀。
1674年丹麥天文學家羅默提出用外擺線作為齒廓，以便運轉平衡的齒輪。但這種齒輪加工困難且對中心距誤差敏感，現僅用于表業和泵業等行業中，如擺線齒輪泵的應用。自1765年瑞士數學家歐拉建議采用以作為齒廓的曲線以后，齒廓在后續直流齒輪油泵發展的過程中了廣泛而深入的研究，如王玉新等在齒廓的數學模型方面的研究。1923年美國人懷爾德哈伯先提出圓弧齒廓的齒輪，1955年前蘇聯的諾維科夫通過深入研究使其得以實際應用。該種直流齒輪油泵齒輪適用于高速重載，但其抗彎強度不高，且需要做成斜齒輪。我國近些年的研究有很大的突破，形成了自己的理論與技術體系，特別是在內嚙合齒輪泵方面。如李海翔等。在齒輪及分階式雙圓弧齒輪的研究基礎上，提出分階式雙齒輪，這種齒輪既有齒輪泵的良好工藝性和動力學特性，同時又有的彎曲強度和接觸強度。
