變速箱是傳統燃油汽車的動力總成中必不可少的一部分，而目前市面上大部分的電動汽車都是沒有變速箱的，小部分的電動汽車可能會有一個小的二檔變速箱。

講到汽車變速箱的作用，就需要對內燃機的特性有一個基本的瞭解。汽車的內燃機是個特別難伺候的主兒，因為它對於轉速的敏感度很高。內燃機所能輸出的扭矩（反映了汽車的負載能力）、功率（汽車的加速性），以及消耗的燃油（汽車的經濟性）都和內燃機的轉速有著很大的關係。

上面這張圖反映了汽車發動機轉速與扭矩和功率之間的關係。如果發動機轉速太低，那所輸出的扭矩很低，直觀體現在駕駛員身上的感受就是車很肉跑不動；另一方面，如果轉速過高，扭矩同樣會下降，而且油耗還會提升，跑得慢還費油，想必沒人願意做這樣的選擇。所以，如果希望汽車能在最佳效能區間內行駛的話，那在車速變化的同時，需要控制發動機始終處於大概3500-5000轉的範圍之內。

說完了汽車動力性，再來說汽車的經濟性。下面這張表便說明了汽車發動機轉速和油耗之間的關係：其中，橫座標是發動機轉速，縱座標是發動機扭矩大小，每一條紅色的曲線代表了相同的發動機功率，等高線則反映了在不同轉速下的油耗大小。從這裡我們可以看到，如果保持汽車的輸出功率不變（也就是動力性相同），那油耗最低的轉速區間大概就在1500-2000轉左右。在對於動力性要求不高的路況下（例如高速巡航），那保持發動機轉速在1500-2000轉左右就能達到最低油耗。

講到這裡應該就能明白汽車變速箱的作用是什麼了。汽車的變速箱能夠幫助駕駛者在不同的車速下達到所期望的發動機轉速，從而達到駕駛者的目的（巡航省油、快速起步、快速加速超車等等）。當然，能更好理解了發動機特性，也就能知道降檔超車，高檔巡航等等背後的原理了。

汽車變速箱可以實現換擋，分前進檔倒退擋，變速箱分CVT無級變速，一般用在日系車上，這種變速箱換擋更平順，油耗控制的也很好，還有就是手自一體，以前用的是4擋手自一體，後來用的基本是6擋，高階車9個擋，這樣更省油，一般美系車和法系車用的比較多，大眾車多數用的是雙離合，講白了就是有兩個小變速箱，德華人最求完美和動力。現在汽車基本以自動擋為主，就像你騎助力車一樣，很方便，不用你自己頻繁換擋。

汽車變速箱功能：變速。

這是個顧名思義的物件，問題的核心是為什麼需要變速、如何實現變速以及不同型別發動機對變速箱概念的區分，三個問題的具體答案如下。

1：汽車為什麼需要變速？

這一問題很容易理解，汽車在不同的路段需要以不同的車速行進以滿足不同的通勤效率並保證安全。比如在機動車、非機動車與行人共享路權的城市道路中駕車，車輛的速度必須低一些保證保證遇到障礙即使制動停車；而在城市快速路或國道省道，道路幾乎一馬平川自然可以適當提高車速節省時間；而在封閉式只為機動車提供路權的高速公路上，車輛以120km/h高速行駛也能保證安全；所以汽車在不同的道路上需要“變速”實現高低速的匹配，這就是需要變速箱的原因，而有發動機為什麼不能直驅而需要變速呢？

註解：直驅概念可理解為發動機輸出軸直接驅動車輪，發動機的一轉即為車輪的一轉；加入變速箱則等於發動機轉很多轉車輪轉一圈，或則發動機轉一圈而車輪轉數圈，結構參考下圖。

汽車的變速箱改變的首先是發動機的轉速，其次是改變車速。燃油動力汽車搭載的動力元為內燃式熱機，也就是俗稱的發動機；然而發動機是一個籠統的概念，指消耗一種能量並將其轉化為動能的機器，細分之後外燃機、星型機、蒸汽輪機、電動機都屬於發動機。而燃油車使用的內燃機指消耗燃料在發動機整合的氣缸內部燃燒做功，以高溫燃燒化學反應產生的分子運動轉化為動能；而分子運動必然會產生大量的熱能，在高熱環境中執行的機器必然會產生磨損，即使有機油的潤滑與冷卻系統的恆溫也會產生正常磨損，參考下圖結構。

溫度越高發動機機油的潤滑能力越差，冷卻系統的執行負荷也會越大；而內燃機依靠燃燒燃料產生動能，消耗的燃料越多則分子運動的整體強度越大，產生的溫度自然也會越高。那麼假設汽車沒有變速箱的話，發動機直驅車輪則為發動機轉速越高車速也就越高，發動機持續以高轉速執行則必然產生非常高的溫度而導致內燃機運動部件的嚴重磨損，對於冷卻系統也會是非常嚴峻的考驗。同時燃料被點燃後的高溫化學反應是分子的運動，運動必然產生振動，而振動是產生噪音的基礎；也就是說內燃機以高轉速執行也必然會產生非常大的振動加速磨損，同時巨大的噪音也會損傷人的聽覺系統。

沒有變速箱的直驅汽車會讓內燃機的耐用性極其差，同時也會讓駕駛汽車成為駕乘振動嚴重的星型發動機的螺旋槳飛機一樣煎熬，想要讓汽車普及成為普通人的代步工具則必須解決這些問題，解決的方式正是加入變速箱。主流的MT手動和AT/DCT自動變速箱，這些變速箱依靠多個齒輪組合形成不同的齒輪比，以齒輪比實現放大的發動機的扭矩或者降低發動機的轉速並提高車速。

上圖圖解：這是1擋的齒輪比，小齒輪可理解為由發動機透過離合器驅動輸出動力的齒輪，另一齒輪是由“發動機齒輪”帶動旋轉，用以向車輪輸出動力的“動力齒輪”。發動機齒輪直徑小齒數少，其旋轉多圈才能帶動動力齒輪旋轉一圈，這種狀態是發動機高轉速而車輛低車速；不過發動機單位時間內轉速越高輸出的馬力則會越大，1擋用作起步需要克服很大的阻力，且起步後道路情況負責又不適合實現很高的車速，所以此時需要用這種齒輪組合實現大馬力低車速。

上圖圖解：這是5擋（高檔位）齒輪比，此時由發動機驅動的齒輪變大很多，而驅動車輪的動力齒輪變小了很多。這種組合等於發動機齒輪轉一圈而動力齒輪轉數圈，執行狀態則為發動機低轉速而車輛實現了高車速；車輛在高速行駛中需要克服的阻力並沒有那麼大，發動機低轉速執行輸出的小馬力足以保證車輛行駛，所以發動機可以透過這種齒比以低轉速低磨損低噪音執行。簡而言之變速箱從1擋到5擋（或更多檔位），由發動機驅動的齒輪越來越大，“動力輸出齒輪”越來越小，從而實現越來越高的車速都可以透過齒輪比把轉速穩定在固定的區間。

這就是變速箱的作用與價值，但是並不是所有的發動機都需要這種變速箱或需要變速箱。比如新能源汽車使用的電動機則只需要一個檔位的變速箱，因為電動機的結構要比內燃機簡單太多，內燃機透過氣缸內燃油爆燃推動活塞帶動連桿帶動曲軸運轉，動力輸出的方向被改變了一次。而電動機只有一根轉子透過軸承直線的輸出轉矩（動力），簡單的結構決定了磨損只是軸承而已；其次依靠電流輸出形成電磁場形成動力場的過程，與燃燒燃油爆燃做功產生動能相比幾乎是靜態的產生動力，也就是說電機幾乎無噪音無振動無磨損，那麼這種機器自然可以實現很高的轉速。

事實也是如此，電動機可以輕鬆達到15000轉左右的高轉速，在保證NVH理想的前提下理論上是絕對可以直接驅動車輪的。但由於轉速太高會導致車速太快，為了降低車速並且降低轉速以降低電耗，電動機匹配了一種只有一個齒輪比的減速器，透過這一齒比把轉速拉低到車輛執行需要的轉速範圍即可。

這種與變速箱概念相同的減速器結構更簡單且耐用性更強，重點是依靠電動機調速實現了可靠性很高的齒輪概念CVT。其次低轉速電機可直驅車輛無需變速箱，驅動飛機的星型發動機也無需變速箱，所以變速箱並不是所有交通工具的必需品。

MT手動變速箱指利用換擋桿控制齒輪組結構改變不同的檔位（ 齒輪比），用離合器踏板控制離合的分離與結合。離合器的作用是在結合狀態下被髮動機飛輪帶動接收動力，分離狀態下斷開飛輪與離合器的連線，並在斷開過程中換擋。

AMT機械自動變速箱是手動變速箱的自動化升級版，利用電機控制換擋結構與離合器的分離與結合，透過TCU控制程式綜合多個感測器自動判斷換擋；換擋的原理與步驟和MT相同，所以換擋時依舊會有頓挫。

DCT雙離合變速箱可理解為兩組AMT變速箱的整合，利用兩組執行離合器控制兩根輸出軸，每根軸上分別安裝奇數1357和偶數2468檔位，以交叉式的準同步狀態半聯動換擋。這種結構實現了換擋速度極快且換擋時持續半聯動保證動力持續輸出，理論狀態會很平順且傳動效率很高；不過普通的乾式雙離合器因頻繁半聯動會導致磨損嚴重所以並不可靠，理想的雙離合變速箱是將離合器固定在油腔內，利用變速箱油潤滑和散熱以保證耐用性的溼式型別。

AT變速箱換擋結構也是齒輪組合，但傳動結構並不是離合器而是液力變矩器。利用發動機帶動泵輪運轉，泵輪攪動變速箱油透過導輪使其不斷擠壓撞擊渦輪運轉實現動力的輸出；這種依靠液力傳動的變矩器會有些動力損耗，不過理論上也做到了無磨損，所以AT變速箱的使用壽命非常的長。

CVT變速箱同樣使用液力變矩器傳動，但換擋結構依靠的不是齒輪組，而是兩組液壓錐形輪夾住一條鋼帶，利用帶輪鋼帶之間的摩擦力實現變矩變速。然而金屬之間的摩擦必然產生磨損，而換擋結構又是變速箱的核心；所以CVT變速箱總成是一個損耗件，在經歷十幾萬公里或稍微多一些後會因磨損出現打滑，變矩變速時會因為打滑造成動力損耗導致效能變差油耗升高，最終一定無法正常使用，解決的辦法是更換總成，這種變速箱非常之糟糕。