齒輪式旋轉氣缸的工作原理是：在齒輪式旋轉氣缸中，壓縮空氣作用在兩個齒輪的齒側面上，兩個齒輪中，其中一個固定在工作軸上，另一個與其相嚙合，使其旋轉的力就是壓力與齒側面積的乘積。齒輪式旋轉氣缸有雙齒輪式和多齒輪式，而以雙齒輪式應用得最多。其結構形式包括：直齒式齒輪旋轉氣缸；斜齒式齒輪旋轉氣缸；人字齒式齒輪旋轉氣缸。

齒輪式旋轉氣缸結構原理：這種旋轉氣缸的工作室有一對齒輪構成，壓縮空氣由對稱中心處輸入，齒輪在壓力的作用下回轉。采用直齒輪的旋轉氣缸可以正反轉動，采用人字齒輪或斜齒輪的旋轉氣缸則不能反轉。如果采用直齒輪的旋轉氣缸，則供給的壓縮空氣通過齒輪時不膨脹，因此效率低。當采用人字齒輪或斜齒輪時，壓縮空氣膨脹60%~70%,提高了效率。

齒輪式旋轉氣缸特點是:

①結構簡單，工作可靠，對氣源質量要求低、耐沖擊及慣性小；

②單位重量輸出功率較高，整體體積小；

③轉矩脈動較大，耗氣量較大，效率較低；

④輸出功率可達約70kW,人字齒旋轉氣缸的輸出功率甚至可約330kW,轉速較低為1000~3000r/min。

直齒式齒輪旋轉氣缸是完全靠充入的介質的靜壓力來工作的機械。壓縮空氣在整個工作過程中無膨脹的過程，也即它的膨脹功沒有被利用。斜齒及人字齒式齒輪旋轉氣缸這兩種形式的旋轉氣缸在工作過程中利用了壓縮空氣的一部分膨脹功。

齒輪式旋轉氣缸應用：主要應用于地下作業、化學工業、冶金工業和重工業領域，用于驅功輸送設備、卷揚機等；用于驅動泵及安全保險裝置、轉爐、混料裝置、吹氧槍、轉塔及其他種類爐子的驅動以及作為柴油機的啟動旋轉氣缸等。