Ένα τρένο με γρανάζια είναι μια σειρά από γρανάζια που λειτουργούν μαζί. Αυτή η ομάδα γραναζιών μπορεί να τροφοδοτηθεί με διάφορους τρόπους και είναι αποτελεσματική για την αλλαγή μιας μορφής ισχύος σε άλλη για την εκτέλεση οποιασδήποτε λειτουργίας απαιτείται. Τα τρένα με γρανάζια μπορούν να βρεθούν σε όλες σχεδόν τις μηχανικές συσκευές και ποικίλλουν σε μέγεθος ανάλογα με τη λειτουργία τους.
Μια από τις πρώτες εξελίξεις απλών μηχανών, το κιβώτιο ταχυτήτων ενσωματώνει και τον τροχό και το μοχλό. Όταν χρησιμοποιούνται πολλά γρανάζια μαζί, μπορούν να εκτελέσουν εργασίες που απαιτούν μεγαλύτερη δύναμη από αυτή που μπορεί να παρέχεται από μία μόνο ταχύτητα. Ένα μικρό γρανάζι που περιστρέφεται από έναν κινητήρα μπορεί να περιστρέφει ένα μεγαλύτερο, για παράδειγμα. Το μεγαλύτερο γρανάζι είναι ικανό να μετακινεί μεγαλύτερα αντικείμενα από ό,τι μπορεί το μικρότερο, αλλά λόγω της χρήσης μικρών γραναζιών για την τροφοδοσία της περιστροφής του, το μεγάλο γρανάζι δεν χρειάζεται μεγαλύτερο, λιγότερο αποδοτικό κινητήρα για να λειτουργήσει.
Παραδοσιακά δίνονται διαφορετικά ονόματα στα γρανάζια σε ένα τρένο. Το γρανάζι που παρέχει την πηγή ισχύος στο γρανάζι ταχυτήτων ονομάζεται μηχανοδηγός, ενώ το τελικό εργαλείο στο συρμό που λαμβάνει την ενέργεια ονομάζεται κινούμενο γρανάζι. Τα γρανάζια μεταξύ αυτών των δύο αναφέρονται ως αδρανείς.
Η ποσότητα ενέργειας που μπορεί να μεταφέρει κάθε εργαλείο εξαρτάται από τον αριθμό των δοντιών και το μέγεθος. Κάθε γρανάζι σε ένα σύστημα μετάδοσης αντιστρέφει την φορά περιστροφής που δέχεται. Αυτοί οι δύο παράγοντες πρέπει να ληφθούν υπόψη καθώς η ποσότητα της δύναμης και η κατεύθυνση της δύναμης που δέχεται το κινούμενο γρανάζι πρέπει να είναι τα ακριβή είδη που απαιτούνται για τη συσκευή που τροφοδοτείται.
Προκειμένου να επιτευχθεί η κατάλληλη τελική ποσότητα και κατεύθυνση ισχύος, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλά διαφορετικά είδη γραναζιών σε ένα σύστημα μετάδοσης. Μαζί με τα τυπικά στρογγυλεμένα γρανάζια, που είναι ουσιαστικά τροχοί με σειρές δοντιών μέσα τους, υπάρχουν γρανάζια οδοντωτών τροχών που μεταφέρουν ενέργεια από έναν οδοντωτό τροχό σε έναν ιμάντα ή μια βίδα. Τα κωνικά γρανάζια είναι επίσης κοινά. Αυτές είναι παχύτερες εκδόσεις οδοντωτών τροχών και χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά ενέργειας από έναν οδοντωτό τροχό σε γωνία 90 μοιρών. Οι οδοντωτοί τροχοί μπορούν να τοποθετηθούν το ένα μέσα στο άλλο για να μεταφέρουν την περιστρεφόμενη ενέργεια σε περιστρεφόμενη ενέργεια.
Το κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένα από τα παλαιότερα και πιο πρακτικά μέσα μεταφοράς μηχανικής ισχύος. Από πρώιμους τροχούς νερού έως σύγχρονους κινητήρες εσωτερικής καύσης, χρησιμοποιούνται σχεδόν σε όλες τις μηχανικές ρυθμίσεις και μπορούν να συνεργαστούν με τεχνολογία που είναι χιλιάδες χρόνια νεότερη και παλαιότερη. Ακόμη και όταν άλλες μορφές παλαιότερης τεχνολογίας καταστούν παρωχημένες και αντικατασταθούν με νεότερες πιο σύνθετες μορφές, είναι πιθανό ότι τα τρένα με γρανάζια θα εξακολουθούν να είναι σε κοινή χρήση.