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變速箱的工作原理是利用不同齒數的齒輪嚙合和傳動的組合來改變轉速和扭矩。

變速箱分為手動和自動。手動變速箱主要由齒輪和軸組成，不同的齒輪組合產生不同的轉速和扭矩。自動變速器AT由液力變矩器、行星齒輪和液壓控制系統組成，通過液力傳動和齒輪組合實現變速和變扭矩。

變速器是內燃機驅動汽車的必要部件。安裝在汽車上的變速器通常有多個不同的轉速/扭矩轉換比，通常稱為“檔位”或“檔位”，以適應不同行駛速度下轉速/扭矩組合的不同要求。啟動時，需要低速大扭矩；而高速行駛需要高轉速低扭矩。

一般來說，需要手動操作來換擋的變速器稱為“手動變速器”或“手動擋”，通過機械自動換擋的變速器稱為“自動變速器”或“自動擋”。最近出現了可以連續調節轉速/扭矩轉換比的無級變速器，也是自動變速器的一種。

手動變速器(也叫手動變速器)是汽車變速器最基本的類型。它的作用是改變傳動比(傳動比)，傳動比是變速器檔位放大的發動機扭矩的倍數。車輛靜止和剛起步時，由于質量較大，需要較大的牽引力驅動。根據杠桿原理，扭矩利用半徑最長的低速檔放大發動機扭矩，幫助車輛開始前進。

車輛行駛后，慣性會一直向前，所以車輛可以用較小的扭矩繼續向前行駛。所以換成扭矩放大倍數更小但轉速更快的小齒輪，可以用更少的發動機轉速達到同樣的轉速，不僅省油，而且更快。

在手動變速器中，飛輪安裝在發動機的曲軸上，并隨曲軸轉動。離合器位于壓盤和飛輪之間，在壓盤的壓力下壓在飛輪上。當發動機運轉且離合器接合時，飛輪轉動離合器片，從而轉動變速箱。

踩下離合器踏板時，甩軸承被激活，導致壓盤停止向離合器片施壓。這導致離合器片停止從發動機接收動力，以便它可以在不損壞變速器的情況下換檔。松開離合器踏板后，軸承松開，離合器片再次保持緊貼飛輪，從而開始接受發動機的動力。

現代汽車手動變速器通常使用四到六個前進檔和一個倒檔。重型卡車等重型裝備的變速箱通常有8至25個檔位，檔位范圍廣，傳動比接近，使發動機能在動力帶運行。

駕駛員可以通過踩下離合器踏板和操作變速桿來選擇任何檔位。還有少數手動變速器，比如摩托車變速器和一些賽車變速器，只允許順序換擋。這些變速器被稱為順序換檔變速器。

對于手動或順序變速器，動力從發動機的曲軸到離合器，然后到變速箱，變速箱直接輸出到傳動軸，傳動軸又進入差速器，最后到達差速器中的最后一個傳動軸，到達車輪。手動變速器順序：發動機離合器傳動軸差速器傳動軸車輪。

手動變速器的工作原理如下圖所示(從左到右，從上到下分別是：倒檔、靜止檔、一檔、二檔、三檔、四檔)。

離合器用于連接或分離發動機和動力傳輸系統。在發動機不熄火的情況下，安全平穩地換擋。離合器將發動機的部分扭矩和轉速傳遞給傳動系統的其余部分，將傳動發動機與傳動系統解耦，最后，當它們完全鎖定時，整個發動機的扭矩和轉速直接并物理地傳遞給傳動系統的其余部分。

差速器是一種使左右驅動輪以不同轉速轉動的機構。轉彎時，轉彎外側的車輪比內側的車輪行駛更遠的距離，這意味著外側的車輪比內側的車輪行駛更遠的距離。差速器是調節左右車輪速度差的裝置。例如，當汽車陷入泥或雪中時，一個車輪可以自由旋轉，因為它沒有足夠的抓地力，而另一個車輪可以在地面上保持靜止。

自動變速器的傳動順序略有不同，因為離合器和手動變速器換成了變矩器和自動變速器。自動變速器順序：減速箱分動箱前驅動軸和后驅動軸或中央差速器或錐齒輪減速箱。

另一種變速箱是雙離合變速箱，通過兩組離合器工作。最初裝配在賽車上，可以消除換擋離合器時動力傳遞的停滯。現在，這種雙離合器已經從賽車廣泛應用于一般家用車。

大眾全系車型均配備6速或7速雙離合變速箱，部分國產汽車品牌甚至將雙離合作為新車型的賣點。這些車配備了雙離合變速箱，是為了換擋比自動變速箱更平穩，沒有遲滯。