骑自行车时，无论是山路还是平路，保持一定的踩踏速度（也称为踏频）很重要。 将动力从踏板传递到车轮需要使用齿轮。

自行车上有两个齿轮。 第一个连接到踏板，称为链环。 第二个地方与后轮胎相连，称为后齿轮或链轮。 齿轮通过链条连接。 链条将踏板上施加的动力传递到车轮，并根据连接到踏板（前卡式磁带）和车轮（后卡式磁带）的齿轮的尺寸产生机械优势。

有不同的自行车具有不同数量的齿轮，称为链环和链轮。 单齿轮自行车保持固定的机械优势 - 无论人在平坦的道路还是山坡上骑行，单齿轮自行车上的齿轮都不会改变。 这意味着踩踏板的人必须将所有压力施加在腿部上，才能爬坡或骑得更快。

多齿轮自行车允许踩踏者保持相同的踩踏速度，以调整其机械优势以达到不同的结果。 这使得骑手能够在不改变踩踏速度的情况下爬山或更快地行驶。

具有多个齿轮的自行车提供了多种选择，可以利用机械优势来实现个人优势。 静止状态的自行车需要使用适合更大扭矩（转动功率）的齿轮组合，以便从停止处加速或爬上一座大山。 当较小的齿轮驱动较大的齿轮时，可以实现扭矩的机械优势（更多的转动功率）。 在自行车中，当最小的前链环尺寸与最大的后齿轮或链轮配对时，就会发生这种情况。 然而，具有扭矩的自行车将无法快速移动。

另一方面，已经在移动并想要达到快速速度的自行车需要使用适合更高速度（运动速率）的齿轮组合，以便在不必每分钟踩踏板数百次的情况下实现高速度。 当较大的齿轮驱动较小的齿轮时，可以实现速度的机械优势。 在自行车中，当最大的前链环尺寸与最小的后齿轮或链轮配对时，就会发生这种情况。

骑自行车时拥有机械优势可以让骑手充分利用他们所施加的能量。 机械优势可以应用于许多不同的情况，并且在设计竞赛机器人时变得理想。