分度箱的工作原理主要依賴於輸入軸上的共軛凸輪與輸出軸上帶有均勻分布滾針軸承的分度盤之間的無間隙垂直嚙合。凸輪輪廓面的曲線段會驅使分度盤上的滾針軸承帶動分度盤轉位，而直線段則使分度盤靜止，並實現定位自鎖。這種設計確保了分度箱在運轉時的精確性和穩定性。
由於分度箱的負荷脈動，凸輪軸的轉矩在一周內會有正負變化。凸輪的特性只有在凸輪軸以一定速度轉動時才能得到充分發揮。因此，凸輪軸旋轉的不穩定性會導致分割器所加的轉矩明顯增大，對間歇運動產生不良影響。為了避免這種情況，凸輪軸不能使用會產生滑動的皮帶、產生脈動的鏈條和有間隙的齒輪來驅動。如果使用皮帶或鏈條，必須確保它們脹緊；而使用齒輪時，則需要高精度並消除嚙合間隙。使用同步帶是較為理想的選擇，因為它可以與其他動作同步，傳送帶與皮帶輪之間的摩擦不產生間隙，振動小，可以實現高速運轉，且選用大直徑的皮帶輪還能產生良好的飛輪效果。