我們知道，汽車發動機在一定的轉速下能夠達到最好的狀態，此時發出的功率比較大，燃油經濟性也比較好。

因此，我們希望發動機總是在最好的狀態下工作。但是，汽車在使用的時候需要有不同的速度，這樣就產生了矛盾。這個矛盾要透過變速器來解決。　　汽車變速器的作用用一句話概括，就叫做變速變扭，即增速減扭或減速增扭。為什麼減速可以增扭，而增速又要減扭呢？設發動機輸出的功率不變，功率可以表示為 N = wT，其中w是轉動的角速度，T是扭距。當N固定的時候，w與T是成反比的。所以增速必減扭，減速必增扭。汽車變速器齒輪傳動就根據變速變扭的原理，分成各個檔位對應不同的傳動比，以適應不同的執行狀況。　　一般的手動變速器內設定輸入軸、中間軸和輸出軸，又稱三軸式，另外還有倒檔軸。三軸式是變速器的主體結構，輸入軸的轉速也就是發動機的轉速，輸出軸轉速則是中間軸與輸出軸之間不同齒輪齧合所產生的轉速。不同的齒輪齧合就有不同的傳動比，也就有了不同的轉速。例如鄭州日產ZN6481W2G型SUV車手動變速器，它的傳動比分別是：1檔3.704:1；2檔2.202:1；3檔1.414:1；4檔1:1；5檔（超速檔）0.802:1。　　當汽車啟動司機選擇1檔時，撥叉將1/2檔同步器向後接合1檔齒輪並將它鎖定輸出軸上，動力經輸入軸、中間軸和輸出軸上的1檔齒輪，1檔齒輪帶動輸出軸，輸出軸將動力傳遞到傳動軸上（紅色箭頭）。典型1檔變速齒輪傳動比是3:1,也就是說輸入軸轉3圈，輸出軸轉1圈。　　當汽車增速司機選擇2檔時，撥叉將1/2檔同步器與1檔分離後接合2檔齒輪並鎖定輸出軸上，動力傳遞路線相似，所不同的是輸出軸上的1檔齒輪換成2檔齒輪帶動輸出軸。典型2檔變速齒輪傳動比是2.2:1，輸入軸轉2.2圈，輸出軸轉1圈，比1檔轉速增加，扭矩降低。　　當汽車加油增速司機選擇3檔時，撥叉使1/2檔同步器回到空檔位置，又使3/4檔同步器移動直至將3檔齒輪鎖定在輸出軸上，使動力可以從軸入軸—中間軸—輸出軸上的3檔變速齒輪，透過3檔變速齒輪帶動輸出軸。典型3檔傳動比是1.7:1，輸入軸轉1.7圈，輸出軸轉1圈，是進一步的增速。　　當汽車加油增速司機選擇4檔時，撥叉將3/4檔同步器脫離3檔齒輪直接與輸入軸主動齒輪接合，動力直接從輸入軸傳遞到輸出軸，此時傳動比1:1，即輸出軸與輸入軸轉速一樣。由於動力不經中間軸，又稱直接檔，該檔傳動比的傳動效率最高。汽車多數執行時間都用直接檔以達到最好的燃油經濟性。　　換檔時要先進入空檔，變速器處於空檔時變速齒輪沒有鎖定在輸出軸上，它們不能帶動輸出軸轉動，沒有動力輸出。　　一般汽車手動變速器傳動比主要分上述1－4檔，通常設計者首先確定最低（1檔）與最高（4檔）傳動比後，中間各檔傳動比一般按等比級數分配。另外，還有倒檔和超速檔，超速檔又稱為5檔。　　當汽車要加速超過同向汽車時司機選擇5檔，典型5檔傳動比是0.87:1，也就是用大齒輪帶動小齒輪，當主動齒輪轉0.87圈時，被動齒輪已經轉完1圈了。　　倒檔時輸出軸要向相反方向旋轉。如果一對齒輪齧合時大家反向旋轉，中間加上一個齒輪就會變成同向旋轉。利用這個原理，倒檔就要新增一個齒輪做“媒介”，將軸的轉動方向調轉，因此就有了一根倒檔軸。倒檔軸獨立裝在變速器殼內，與中間軸平行，當軸上齒輪分別與中間軸齒輪和輸出軸齒輪齧合時，輸出軸轉向會相反。　　通常倒檔用的同步器也控制5檔的接合，所以5檔與倒檔位置是在同一側的。由於有中間齒輪，一般變速器倒檔傳動比大於1檔傳動比，增扭大，有些汽車遇到陡坡用前進檔上不去就用倒檔開上去。　　從駕駛平順性考慮，變速器檔位越多越好，檔位多相鄰檔間的傳動比的比值變化小，換檔容易而且平順。但檔位多的缺點就是變速器構造複雜，體積大，現在輕型汽車變速器一般是4－5檔。同時，變速器傳動比都不是整數，而是都帶小數點的，這是因為齧合齒輪的齒數不是整倍數所致，兩齒輪齒數是整倍數就會導致兩齒輪齧合面磨損不均勻，使得輪齒表面質量產生較大的差異。