黏度是齿轮油的主要质量指标，黏度越大，其耐负荷能力越强。但黏度过大也会给循环润滑带来困难，增加齿轮运动的阻力，以致发热而造成动力损失。此外，黏度大的润滑油流动性差，对曾被挤压的油膜不能及时补偿修复，从而增加磨损。因而，黏度要合适，特别是加有极压抗磨剂的油，其耐负荷性能主要靠极压抗磨剂，更不能追求高黏度。
热氧化安定性也是齿轮油的主要质量指标。齿轮油工作时被激烈搅动与空气充分接触，加上水分、杂质及金属催化作用，特别是在较高油温下更容易加快氧化速度，使油性质变劣，使齿轮腐蚀、磨损。因此，齿轮油必须通过热氧化安定性试验。
为了使齿轮传递负荷时齿面不会擦伤、磨损、胶合，必须要求齿轮油具有耐负荷性能。在中等负荷以上的齿轮传动机构，必须用含油性剂和中等极压剂的齿轮油，重负荷的齿轮传动机构，必须使用含优良极压剂的重负荷齿轮油。齿轮油的极压添加剂都是一些活性很强的添加剂，在高温摩擦面上，其活性元素与金属表面发生反应，形成化学反应膜，这种膜的抗磨、抗胶合能力很强。评价齿轮油的耐负荷性能不能简单地用理化指标分析来说明，而必须用试验台架和标准的方法来评定。过去常常习惯用四球机试验来判断极压性好坏，这是不科学的。试验表明，四球机试验结果与台架试验和实际使用性能相关性很差，不能用四球机试验作为齿轮油极压性能的唯一评定方法。
由于齿轮运转中搅动剧烈，及油循环系统的油泵、轴承等的搅动，若向油箱回流的油面过低，油就会发生泡沫，如果泡沫不能很快消除，就将影响齿轮啮合面油膜的形成。同时，由于泡沫的生成使油面升高以致从呼吸孔漏油，结果使油量减少、冷却作用降低，这些现象都可能引起齿轮及轴承损伤。所以齿轮油应当较少生成泡沫，且消泡性好。
由于齿轮油极压添加剂的化学活性强，在低温下容易和金属表面发生反应产生腐蚀，在使用中发生分解或氧化产生的酸性物质或胶质，特别是和水接触时，也容易产生腐蚀和锈蚀。因此，要求齿轮油要有好的防腐、防锈能力。
在齿轮运转中，齿轮油常要接触到水分，如果油的抗乳化性不良，则使齿轮油乳化或发泡，导致油膜强度变低或破裂。加有极压抗磨剂的油乳化后，引起添加剂水解或沉淀分离，失去了原有的性能，产生有害物质，使齿轮油迅速变质，失去使用性能，从而造成齿轮擦伤、磨损，甚至造成事故。因此，抗乳化性能是工业齿轮油的主要指标。
齿轮啮合运动所引起的剪切作用使齿轮油的黏度产生变化。齿轮油的黏度在使用期内容许有一定的变化，但在指定温度下不容许有大的变化。在重、中负荷条件下最易受剪切影响的成分是聚合物，如黏度指数改进剂。齿轮油不允许加入抗剪切性能差的黏度指数改进剂提高黏度。
此外，齿轮油还有其他的性能要求，如良好的低温流动性、与密封材料的适应性、储存安定性，工业开式齿轮油还有黏附性要求等。
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