現(xiàn)代汽車所用的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的變化范圍有限，但是汽車的行駛條件變化很大，使得汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)力和車速的要求也在很大范圍內(nèi)變化。比如，汽車起步時(shí)車速不需要太高，但是需要較大的驅(qū)動(dòng)力；而在高速路上行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)力不需要太大，卻需要較高的車速。汽車的這種需求特點(diǎn)就與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性相矛盾，變速器恰恰可以解決這個(gè)矛盾。手動(dòng)變速器的功用就是：
　�。�1）改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件。
　�。�2）在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，利用倒擋實(shí)現(xiàn)汽車倒退行駛。
　　（3）在發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火的情況下，利用空擋中斷動(dòng)力傳遞，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、暖機(jī)、怠速，便于換擋或汽車滑行、暫時(shí)停車等使用工況。
　�。�4）通過變速器將發(fā)動(dòng)機(jī)是動(dòng)力輸出驅(qū)動(dòng)其他機(jī)構(gòu)，如某些車的絞盤、自卸車的油泵等。
　　手動(dòng)變速器與液力自動(dòng)變速器（AT）相比，有優(yōu)點(diǎn)也有不足。
　　優(yōu)點(diǎn)
　�。�1）與自動(dòng)變速器相比較可以給汽車駕駛愛好者帶來更多的操控快感。
　　（2）傳輸效率比自動(dòng)變速箱為高，在同排量發(fā)動(dòng)機(jī)條件下，比液力自動(dòng)變速器省油。
　�。�3）構(gòu)造較簡(jiǎn)單，維修保養(yǎng)比自動(dòng)變速箱便宜、耐用程度比自動(dòng)變速箱好。
　�。�4）工藝相對(duì)成熟，制造成本低。
　�。�5）可靠性較高。
　　缺點(diǎn)
　�。�1）換擋時(shí)需要同時(shí)控制離合器、換檔手柄和油門，會(huì)使得駕駛員操作負(fù)擔(dān)大，特別對(duì)于新手，易造成駕駛員緊張，影響行車安全。
　�。�2）控制離合器技術(shù)不純熟者常常在馬路上熄火，特別是上坡操作不當(dāng)?shù)脑捰袡C(jī)率把引擎跟變速箱弄壞。
　�。�3）手動(dòng)變速器屬于純力學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)，故增加檔位必會(huì)造成體積和質(zhì)量的增加，使檔位增加有限（當(dāng)前最多為七速，但的檔位數(shù)是六速）；相對(duì)之下，采用行星齒輪組（AT）或鋼帶（CVT）的自動(dòng)變速器，可隨著技術(shù)提升壓縮體積，進(jìn)而達(dá)到增加檔位卻不增加體積的優(yōu)點(diǎn)。

　　手動(dòng)變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速器殼體、操縱機(jī)構(gòu)組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可按前進(jìn)擋數(shù)或軸的形式不同分類。按照前進(jìn)擋數(shù)可以分為三檔、四檔、五檔、多檔變速器；按照軸的形式可以分為固定軸式（齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線固定不動(dòng)）和旋轉(zhuǎn)軸式（齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線也是轉(zhuǎn)動(dòng)的，如行星齒輪變速器），其中固定軸式手動(dòng)變速器可以根據(jù)軸數(shù)的不同，分為兩軸式、中間軸式、雙中間軸式、多中間軸式。
　　兩軸式手動(dòng)變速器
　　兩軸式手動(dòng)變速器如下圖所示。其特點(diǎn)是輸出軸與輸入軸平行，沒有中間軸，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過離合器傳入變速器一軸（輸入軸），再經(jīng)過齒輪變速后由二軸（輸出軸）輸出給主減速器。
　　兩軸式變速器從輸入軸到輸出軸只通過一對(duì)齒輪傳動(dòng)，倒擋傳動(dòng)路線中也只有一個(gè)中間齒輪，因而機(jī)械效率高，噪聲小。但由于它不可能有直接擋，因而擋的機(jī)械效率比直接檔低。這種結(jié)構(gòu)形式適合于發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后輪驅(qū)動(dòng)的轎車和微、輕型貨車上。
　　中間軸式手動(dòng)變速器
　　中間軸式手動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。其特點(diǎn)是具有軸（輸入軸），第二軸（輸出軸）和中間軸，輸入軸與輸出軸置于同一條水平線上，中間軸則與它們平行布置。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過離合器傳入變速器軸，再經(jīng)過中間軸，經(jīng)變速后的動(dòng)力從第二軸輸出給驅(qū)動(dòng)橋。
　　在許多變速器中，輸入軸和輸出軸能接合在一起，因此動(dòng)力不必經(jīng)過中間軸，這時(shí)的檔位稱為直接檔。直接檔通過單軸傳動(dòng)，傳動(dòng)比為1:1，具有的傳動(dòng)效率。這種結(jié)構(gòu)形式適合于發(fā)動(dòng)機(jī)前置、后輪驅(qū)動(dòng)的汽車。

　　基本變速原理
　　手動(dòng)變速器的原理其實(shí)不難，下面首先解釋單對(duì)齒輪減速增矩的原理，然后用2檔變速箱的簡(jiǎn)單模型來說明變速器的換擋原理，看一個(gè)五檔變速器的例子。
　　下圖所示的是一對(duì)相互嚙合的齒輪，I是主動(dòng)軸（動(dòng)力輸入軸），Ⅱ是從動(dòng)軸（動(dòng)力輸出軸）。不妨設(shè)主動(dòng)軸齒輪的齒數(shù)是Z1，轉(zhuǎn)速為n1，轉(zhuǎn)矩為T1，從動(dòng)軸齒輪的齒數(shù)是Z2，轉(zhuǎn)速為n2，轉(zhuǎn)矩為T2。
　　由于齒輪連接是剛性連接，主從動(dòng)輪上的嚙合點(diǎn)處的線速度是相同的，即有：n1×Z1=n2×Z2，可得n1/n2=Z2/Z1，該比值記為i，其名稱是傳動(dòng)比。如果不記傳動(dòng)過程中的摩擦等功率損失，則從動(dòng)齒輪獲得的功率等于主動(dòng)齒輪的功率，即有：n1×T1=n2×T2，可得n1/n2=T2/T1綜合這幾個(gè)式子，可得如下表達(dá)式。
　　i=n1/n2=Z2/Z1=T2/T1
　　從這個(gè)式子可以看出：如果主動(dòng)輪的齒數(shù)比從動(dòng)輪少，即Z1 <Z2，也就是i >1，則n1 > n2，可見從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 n2下降了，再看轉(zhuǎn)矩關(guān)系，可以得到T2 > T1，可見從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩T2 增大了，這就是減速增矩作用；
　　反之，如果主動(dòng)輪的齒數(shù)比從動(dòng)輪多，那么從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速就會(huì)增加，而轉(zhuǎn)矩會(huì)減小。
　　在手動(dòng)變速器中，每一對(duì)嚙合齒輪基本上都是減速增矩作用（超速檔除外）。
　　理解了單對(duì)齒輪的減速原理之后，就可以看一下變速器的變速原理了。為了更好的理解變速箱的工作原理，下面讓我們先來看一個(gè)2檔變速箱的簡(jiǎn)單模型，看看各部分之間是如何配合的：
　　輸入軸（綠色）通過離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，軸和上面的齒輪是一個(gè)部件，稱之為齒輪軸；軸和齒輪（紅色）叫做中間軸。它們一起旋轉(zhuǎn)。軸（綠色）旋轉(zhuǎn)通過嚙合的齒輪帶動(dòng)中間軸的旋轉(zhuǎn)，這時(shí)，中間軸就可以傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力了；軸（黃色）是一個(gè)花鍵軸，是變速器的輸出軸，動(dòng)力通過它輸出，在通過差速器來驅(qū)動(dòng)汽車。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶著花鍵軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　齒輪（藍(lán)色）空套在花鍵軸上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止，但車輛仍在運(yùn)動(dòng)中時(shí)，齒輪（藍(lán)色）和中間軸都在靜止?fàn)顟B(tài)，而花鍵軸依然隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　齒輪（藍(lán)色）和花鍵軸是由套筒來連接的，套筒可以隨著花鍵軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也可以在花鍵軸上左右自由滑動(dòng)來嚙合齒輪（藍(lán)色）。
　　如果操縱換擋手柄，通過換擋叉使套筒與右側(cè)的齒輪（藍(lán)色）嚙合，則變速器就掛入了1檔，如下圖所示。
　　此時(shí)，輸入軸（綠色）帶動(dòng)中間軸，中間軸帶動(dòng)右邊的齒輪（藍(lán)色），齒輪通過套筒和花鍵軸相連，傳遞能量至驅(qū)動(dòng)橋上。在這同時(shí)，左邊的齒輪（藍(lán)色）也在旋轉(zhuǎn)，但由于沒有和套筒嚙合，所以它不對(duì)花鍵軸產(chǎn)生影響。
　　當(dāng)套筒在兩個(gè)齒輪中間時(shí)，變速箱在空擋位置，兩個(gè)齒輪都在花鍵軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　輸出軸的轉(zhuǎn)速是由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入軸齒輪齒數(shù)、中間軸上的齒輪齒數(shù)、齒輪（藍(lán)色）的齒數(shù)決定。
　　換擋原理與上面的2檔式變速器相同，值得注意的是，倒檔是通過增加一個(gè)小齒輪（倒檔中間齒輪）來實(shí)現(xiàn)的。
　　換檔桿通過三個(gè)連桿連接著三個(gè)換檔撥叉。
　　在換擋桿的中間有個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，你左右移動(dòng)換檔桿時(shí)，實(shí)際上是在選擇不同的換檔叉（不同的套筒）；前后移動(dòng)時(shí)則是選擇不同的齒輪（藍(lán)色）。
　　變速器在換擋過程中，必須使所選擋位的一對(duì)待嚙合齒輪輪齒的圓周速度相等（即同步），才能使之平順地進(jìn)入嚙合而掛上擋。如果兩齒輪輪齒不同步時(shí)即強(qiáng)制掛擋，勢(shì)必因兩輪齒間存在速度差而發(fā)生沖擊和噪聲。這樣，不但不易掛擋，而且影響輪齒壽命，使齒端部磨損加劇，甚至使輪齒折斷。
　　為使換擋平順，駕駛員應(yīng)采取較復(fù)雜的操作，并應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)迅速而準(zhǔn)確地完成。這對(duì)于即使是技術(shù)很熟練的駕駛員，也易造成疲勞。因此，要求在變速器結(jié)構(gòu)上采取措施，既保證掛擋平順，又使操作簡(jiǎn)化，減輕駕駛員勞。同步器正是為滿足該要求二設(shè)計(jì)出來的。
　　同步器是在接合套換擋機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其中除了接合套、花鍵轂、對(duì)應(yīng)齒輪上的接合齒圈外， 還增設(shè)了使接合套與對(duì)應(yīng)接合齒圈的圓周速度迅速達(dá)到并保持一致（同步）的機(jī)構(gòu)，以及防止兩者在達(dá)到同步之前而進(jìn)入接合以防止沖擊的機(jī)構(gòu)。
　　同步器有常壓式、慣性式，自行增力式等類型，目前廣泛使用的是慣性式同步器。下圖所示的是鎖環(huán)式慣性同步器。
　　它主要由接合套、同步鎖環(huán)等組成，它的特點(diǎn)是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步。接合套、同步鎖環(huán)和待接合齒輪的齒圈上均有倒角（鎖止角），同步鎖環(huán)的內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產(chǎn)生摩擦。鎖止角與錐面在設(shè)計(jì)時(shí)已作了適當(dāng)選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進(jìn)行嚙合。當(dāng)同步鎖環(huán)內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒圈轉(zhuǎn)速與同步鎖環(huán)轉(zhuǎn)速迅速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)，齒圈相對(duì)于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速為零，因而慣性力矩也同時(shí)消失，這時(shí)在駕駛員施加于接合套的軸向力的推動(dòng)下，接合套便與同步鎖環(huán)齒圈接合，并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過程。
　　操縱機(jī)構(gòu)工作原理
　　手動(dòng)變速器的操縱機(jī)構(gòu)的作用是保證駕駛員根據(jù)汽車的運(yùn)行狀態(tài)和使用條件，準(zhǔn)確地將變速器換入所需檔位。主要包括兩種：直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式。
　　大多數(shù)汽車采用直接操縱式變速器操縱機(jī)構(gòu)，其變速桿及所有換擋操縱裝置都設(shè)置在變速器蓋上，變速器布置在駕駛員座位的近旁，變速桿由駕駛室底板伸出，駕駛員可直接操縱變速桿來撥動(dòng)變速器蓋內(nèi)的換擋操縱裝置進(jìn)行換擋，結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單、操縱方便。
　　撥叉軸的兩端均支撐于變速器蓋相應(yīng)的孔中，可軸向滑動(dòng)。所有撥叉和撥塊都以彈性固定于相應(yīng)的撥叉軸上。三四檔撥叉的上端具有撥塊，3、4擋撥叉和所有撥塊的頂部制有凹槽。
　　變速器處于空擋時(shí)，各凹槽在橫向平面內(nèi)對(duì)齊，叉形撥桿下端的球頭即伸入這些凹槽中。選檔時(shí)，可使變速桿繞其中部球形支點(diǎn)橫向擺動(dòng)，則其下端推動(dòng)叉形撥桿繞換擋軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使叉形撥桿下端球頭對(duì)準(zhǔn)與所選檔位相應(yīng)的撥塊凹槽，然后使變速桿縱向擺動(dòng)，帶動(dòng)撥叉軸及撥叉向前或向后移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)掛檔。
　　操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器能夠準(zhǔn)確地掛入選定的檔位，并能可靠地在所選檔位上工作，故設(shè)置了自鎖裝置、互鎖裝置、倒檔鎖裝置。
　�。�1）自鎖裝置
　　自鎖裝置能夠防止自動(dòng)掛檔及自動(dòng)脫擋，并保證各擋傳動(dòng)齒輪以全齒長(zhǎng)嚙合。下圖是某汽車的自鎖裝置。
　　在變速器蓋的前端凸起部鉆有三個(gè)深孔，在孔中裝入自鎖鋼球1和自鎖彈簧2，其位置正處于撥叉軸6的正上方。每根撥叉軸對(duì)于鋼球的表面沿軸向設(shè)有三個(gè)凹槽，槽的深度小于鋼球的直徑。
　　中間的凹槽對(duì)正鋼球時(shí)為空擋位置，前邊或后邊的凹槽對(duì)正鋼球時(shí)則處于某一工作檔位。凹槽正對(duì)鋼球時(shí)，鋼球便在自鎖彈簧的壓力作用下嵌入該凹槽內(nèi)。撥叉軸的軸向位置便固定，其撥叉及相應(yīng)的接合套或滑動(dòng)齒輪便被固定在空擋位置或某一工作擋位，而不能自行掛擋或自行脫擋。
　　當(dāng)需要換擋時(shí)，駕駛員通過變速桿對(duì)撥叉軸施加一定的軸向力，克服彈簧的壓力，而將自鎖鋼球從撥叉軸凹槽中擠出并推回孔內(nèi)，撥叉軸便可滑過鋼球并帶動(dòng)撥叉及相應(yīng)的換擋元件軸向移動(dòng)。當(dāng)撥叉軸移至另一個(gè)凹槽與鋼球?qū)φ龝r(shí)，鋼球又被壓入凹槽，變速器剛好換入某一工作擋位或退入空擋。相鄰凹槽之間的距離保證齒輪處于全齒長(zhǎng)嚙合或完全退出嚙合。
　　（2）互鎖裝置
　　互鎖裝置能夠保證不同時(shí)掛入兩個(gè)擋，以免使同時(shí)嚙合的兩檔齒輪因其傳動(dòng)比不同而相互卡住，造成運(yùn)動(dòng)干涉甚至造成零件損壞。下圖是某汽車的互鎖裝置。
　　互鎖銷6裝在中間撥叉軸3的孔中，其長(zhǎng)度相當(dāng)于撥叉軸直徑減去互鎖鋼球的半徑；互鎖鋼球2、4裝于變速器蓋的橫向孔中。
　　在空擋位置時(shí)，左右撥叉軸1、5正對(duì)著鋼球2、4處開有深度相當(dāng)于鋼球半徑的凹槽，中間撥叉軸則左右均開有凹槽，凹槽中開有裝鎖銷6的孔。
　　這種互鎖裝置可以保證變速器只有在空擋位置時(shí)，駕駛員才可以移動(dòng)一個(gè)撥叉軸掛擋。若某一撥叉軸被移動(dòng)而掛擋時(shí)，另兩個(gè)撥叉軸便被互鎖裝置固定在空擋位置而不能再軸向移動(dòng)了。
　�。�3）倒檔鎖裝置
　　倒檔鎖裝置能夠防止誤掛倒擋，防止汽車在前進(jìn)中因誤掛倒擋造成極大的沖擊，使零件損壞，并防止在汽車起步時(shí)誤掛倒擋造成安全事故。
　　倒檔鎖裝置的作用是使駕駛員掛倒檔時(shí)，必須對(duì)變速桿施加較大的力，才能換上倒擋，起提醒作用。
　　倒擋鎖銷1的桿部裝有倒擋鎖彈簧2，其右端的螺母可調(diào)整彈簧的預(yù)緊力和倒擋鎖銷的長(zhǎng)度。駕駛員要掛倒擋時(shí)，必須用較大的力使變速桿的下端壓縮倒擋彈簧，將倒擋鎖銷推向右方后，才能使變速桿下端進(jìn)入倒擋撥塊的凹槽內(nèi)，以撥動(dòng)Ⅰ、倒檔撥叉軸而退入倒擋

　　1、要檢查所有前進(jìn)檔，以及倒車檔。如果天氣比較冷，掛入低擋時(shí)，低速齒輪有輕微磨損，是因?yàn)樽兯倨饔鸵簾岫炔粔蛟斐傻�，屬于正常范圍。如果每次掛檔都磨齒輪，則可能是離合器的液壓系統(tǒng)、或變速器本身有故障。
　　2、檢查是否能正常入檔。如果發(fā)現(xiàn)變速器不能正常掛進(jìn)檔位，或有齒輪撞擊聲；或者是掛上檔位后又很難推回空擋等，這說明變速器換檔困難，在熄火后，可以用手握住變速桿，如果很松曠能任意擺動(dòng)，可能是定位銷失效造成的。如果不松曠時(shí)也出現(xiàn)換檔困難，很可能是同步器故障造成換檔時(shí)的撞擊。如果存在這類故障，是需要進(jìn)修理廠拆解、排除的。
　　3、變速器還可能出現(xiàn)“亂檔”現(xiàn)象。如果在車輛起步時(shí)發(fā)生變速桿不能掛進(jìn)所需要的檔位，或掛檔后不能退回空擋等現(xiàn)象。這說明是變速器的操縱機(jī)構(gòu)有故障�？赡苁亲兯贄U球頭磨損過大，失去有效的控制能力造成的，如果變速桿位置稍有不對(duì)就掛進(jìn)其他檔位，可能是變速桿下端工作面磨損嚴(yán)重造成的，這類故障也需要送修理廠。
　　4、如果在行駛中變速桿跳回空擋，可能是齒輪和齒套磨損嚴(yán)重，致使軸承松曠或軸向間隙過大。這需要維修人員拆下變速器查看齒輪的嚙合狀況。如果發(fā)現(xiàn)變速器漏油，也是不正常的。有可能是密封襯墊密封不良造成；或者是變速器輸出軸的油封損壞。同時(shí)，潤(rùn)滑油過多或通氣孔不通暢也會(huì)引起漏油。
　　5、如果在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)下，變速器處于空擋位置，卻有異響，可能是曲軸和變速器軸安裝的同軸度有偏差，這種情況在踏下離合器踏板時(shí)可消失。如果在入檔后有異響，可能是相互嚙合齒輪工作時(shí)有撞擊造成的，說明變速器殼體有損傷，或者是部分齒輪有損害造成嚙合過程中的撞擊。