В случае ступенчатого регулирования скорости изменение частот вращения подчиняется закону геометрического ряда, в котором каждая последующая частота отличается от предыдущей в
раз (где
- знаменатель ряда). Целесообразность применения геометрического ряда при проектировании коробок передач впервые была доказана в 1876 году академиком А.В. Гадолиным. Геометрический ряд позволяет:
- создавать сложные коробки передач из элементарных двухваловых механизмов;
- обеспечить постоянную относительную потерю скорости для всех интервалов частот вращения, т.е. дает экономические преимущества по сравнению с другими рядами.
Относительная потеря скорости
резания может быть представлена следующим образом

где
и
- соответственно требуемая и действительная скорости резания, м/мин;
и
- соответственно требуемая и действительная частоты вращения шпинделя, об/мин.
Из приведенной зависимости следует, что относительная потеря
будет тем меньше, чем меньше интервалы между соседними частотами вращения, чем ближе, следовательно, будут
и
.
Если станок имеет ряд частот вращения шпинделя
,
,
, …,
, соответствующих геометрическому ряду, то обозначив
=
;
;
- число частот вращения и разложив члены ряда по возрастающей степени, можно записать
;
;
; …;
, откуда
.
Знаменатель геометрического ряда
,
где
и
- наименьшая и наибольшая частоты вращения шпинделя.
Выразим относительную потерю скорости
через знаме-
натель ряда 
.
Так как значение
для данного ряда – величина постоянная, то относительная потеря скорости является величиной
постоянной, зависящей только от знаменателя геометрического ряда.
При проектировании коробок передач стандартные значения знаменателя геометрического ряда
составляют: 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58, 1,78, 2.