改變傳動齒輪
汽車換擋原理是基於改變傳動齒輪來實現的。
在汽車的輪胎轉動軸上裝備有不同擋位的齒輪。當發動機轉速保持不變時，通過改變與發動機結合的齒輪的大小，可以改變車輪的圓周速度。在低速擋位時，使用的齒輪較大，發動機以較小的半徑驅動較大的半徑，使得汽車能夠獲得較大的驅動力，適用於需要較大扭矩但速度較慢的情況。相反，在高速擋位時，使用的齒輪較小，發動機驅動較小的半徑，雖然圓周速度快但驅動力較小，適用於需要較高速度但扭矩較小的情況。
變速箱本質上是一個齒輪箱，內含多個齒輪。主動齒輪通過主離合器與發動機相連，接收發動機的動力。從動齒輪則通過主減速器、傳動軸與車輪相連，帶動車輪轉動。每個擋位都有對應的一對主從動齒輪。換擋時，通過操縱機構使變速箱內的不同齒輪副工作，從而改變傳動比。隨著變速器擋位的升高，傳動比不斷減小，這意味著變速器輸出的轉速可以高於發動機的轉速。因此，低擋位時動力大但車速低，高擋位時動力小但車速高。
此外，換擋操作還涉及到同步器的使用。同步器的作用是在換擋時使齒輪轉速同步，確保換擋順利進行。當換擋時，踩下離合器斷開發動機的動力連線，此時通過同步器的摩擦作用使待嚙合的齒輪轉速與輸出軸轉速同步，從而實現平滑的換擋。