Коробка передач (КП) призначена для зміни в широкому діапазоні крутного моменту, а отже, і тягового зусилля на ведучих колесах автомобіля і швидкості руху, для забезпечення руху заднім ходом, а також для тривалого роз'єднання двигуна від ведучих коліс при роботі двигуна.

За конструкцією зазвичай являє собою окремий агрегат, в корпусі (картері) якого знаходяться ті чи інші механічні передачі обертального руху, що здійснюють різноспрямовану редукцію потоку потужності в межах якогось діапазону фіксованих передатних відношень (передач) на вибір. У випадку двигуна внутрішнього згоряння входить до складу трансмісії практично обов'язково, але може бути замінена варіатором. Як правило, не застосовується в трансмісіях транспортних засобів з електричними двигунами, що мають високу пристосованість.

До коробки перед'являються наступні вимоги:

• забезпечення оптимальних тягово-швидкісних властивостей автомобіля при заданій характеристиці двигуна;

• безшумність у роботі та перемиканні передач;

• легкість управління;

• високий ККД.

Класифікація коробок передач

За способом перетворення крутного моменту:

• Ступінчаста коробка передач - коробка передач, у якій перетворення крутного моменту здійснюється шестернями — тобто зубчастими та/або планетарними передачами. Подібна КП завжди має деяке кінцеве число ступенів перетворення крутного моменту з фіксованими передатними відношеннями, якими розбитий весь її діапазон перетворення.

• Фрикційна коробка передач - коробка передач, у якій перетворення крутного моменту здійснюється фрикційними елементами — варіаторами. Подібна КП не має кінцевого числа ступенів перетворення крутного моменту і може безступінчасто змінювати передатне відношення у всьому своєму діапазоні перетворення.

• Гідромеханічна коробка передач - коробка передач, що працює спільно з гідродинамічною передачею (гідротрансформатором або гідромуфтою). Може бути як ступінчастою, так і фрикційною безступінчастою. Подібна комбінація дозволяє розширити силовий діапазон КП та покращити пристосованість автомобіля під різні умови руху.

За способом керування:

• Механічна коробка передач - коробка передач, привід перемикання передач якої складається з механічних пристроїв. Зазвичай у мовному побуті під механічною розуміють КП, перемикання ступенів у якій цілком і повністю покладено на водія, керуючого КП за допомогою ручного або ножного механічного приводу. Конструктивно в більшості випадків заснована на зубчастих передачах, так як тільки вони дозволяють гранично спростити пристрої з перемикання ступенів.

• Автоматична коробка передач - коробка передач, будова та механіка роботи якої дозволяють їй у процесі руху транспортного засобу самостійно визначати найбільш підходящу ступінь і самостійно (автоматично) переходити (перемикатися) з одного передатного відношення на інше. Конструктивно може бути заснована на зубчастих, планетарних та фрикційних передачах.

• Напівавтоматична коробка передач - коробка передач, в конструкції якої застосована якась допоміжна автоматика, яка або спрощує для водія керування автомобілем з такою КП, або принципово необхідна для нормального функціонування такої КП, але при цьому в будь-якому випадку залишає за водієм як вибір ступені під поточні умови руху, так і визначення моменту перемикання з одного ступеня на інший. Зазвичай має привід перемикання механічного типу (пневматичний, електричний, гідравлічний, електропневматичний).

За конструктивною специфікою:

• Вально-шестеренна коробка передач - ступінчаста коробка передач, передача крутного моменту всередині якої здійснюється валами, а перетворення крутного моменту - зубчастими передачами. Включення передач у такий КП можливе як введенням двох шестерень у зачеплення, так і блокувальними муфтами при шестернях постійного зачеплення. Можуть бути двовальними, тривальними, багатовальними.

• Планетарна коробка передач - ступінчаста коробка передач, передача та перетворення крутного моменту всередині якої здійснюється планетарними передачами, а вали та зубчасті передачі відіграють допоміжну роль. Можуть бути з двома, трьома та чотирма ступенями свободи. Зазвичай (але не обов'язково) планетарні КП одночасно автоматичні та гідромеханічні.

• Безвальна коробка передач - ступінчаста коробка передач, передача крутного моменту всередині якої здійснюється муфтами без валів, а перетворення крутного моменту - зубчастими передачами.

• Безступінчаста коробка передач - те саме, що і фрикційна коробка передач або варіатор.

• Роботизована коробка передач - коробка передач конструктивно влаштована як механічна, але фактично автоматична.

Коробки передач із конструктивною специфікою

Безвальна КП

У цій КП відсутні загальні вали для набору шестерень, звідси назва схеми "безвальна". Циліндричні шестерні попарно розташовані рядами на двох паралельних осях (якби вали все-таки були). Кожна пара шестерень одного ряду знаходиться у постійному зачепленні один з одним. Всі співвісно розташовані шестерні з'єднуються одна з одною за допомогою блокувальних муфт, причому кожні дві муфти двох шестерень одного ряду вмикаються за взаємовиключаючим принципом: коли одна муфта включена, інша вимкнена. Ведучий вал тут з'єднується жорстко зі своєю шестернею першого ряду. Ведений вал аналогічно зі своєю шестернею останнього ряду. Обидва вали можуть розташовуватися співвісно чи не співвісно, ​​це певним чином впливає на розрахунок передатних відношень, але принципового значення не має, за виключенням того, що при співвісному розташуванні можлива пряма передача.

З точки зору механіки роботи, в даній схемі для кожної з двох шестерень будь-якого ряду крім першого і останнього немає жорстко закріпленої ролі типу ведуча-ведена. При формуванні різних передатних відношень одна і та ж шестерня проміжного ряду може бути ведучою в одному випадку і веденою в іншому. Ця особливість дозволяє отримувати більше доступних передатних відношень, і в загальному випадку їх кількість завжди є показовою функцією виду 2 в ступені х-1, де х - це число рядів. Кожне передатне відношення може формуватися більш ніж одним рядом, аж до одночасного використання всіх рядів. Муфти включення передач можуть включатися групами, що може вимагати застосування якоїсь допоміжної автоматики і різних пристроїв центральної синхронізації.

Відносно схеми на валах безвальна схема дозволяє не просто збільшити число передач в обидві сторони, але збільшити силовий діапазон КП при зменшенні габаритів, що буде відчутнішим, чим більше число рядів шестерень. Наприклад: 4 ряду шестерень - 8 передач (або 8 вперед, або 4 вперед і 4 назад); 5 рядів шестерень - 16 передач (+16; 0 або +8; -8). Непереборними недоліками схеми є ускладненість (або навіть неможливість) отримання довільної розбивки силового діапазону за потрібними передатними відношеннями, а також неможливість створення КП в чисто механічному вигляді без допоміжної автоматики.

Надзвичайно рідкісна у використанні схема, в сучасних трансмісіях не застосовується через свої недоліки.

Несинхронізована КП

Під такою мається на увазі механічна КП, у конструкції якої відсутні синхронізатори (причому, це може бути як схема на ковзних шестернях, в якій синхронізатори неможливі в принципі, так і схема на шестернях постійного зачеплення). Перемикання передач на такій КП вимагає від водія певних навичок із самостійної синхронізації кутових швидкостей муфт і шестерень за допомогою визначення тривалості процесу переходу з однієї передачі на іншу та паралельного коригування обертів педаллю газу. І те й інше зазвичай робиться на основі відчуттів від швидкості руху та обертів двигуна на основі прикладного досвіду їзди на конкретній машині, при цьому додаткову допомогу може надавати тахометр.

Більшість довоєнних механічних КП до 40-х років ХХ століття були несинхронізовані. У сучасній транспортній техніці несинхронізованими КП оснащуються сідельні тягачі та самоскиди американського виробництва, мотоцикли, деякі трактори та гоночні машини. На деяких КП синхронізатори можуть бути відсутні не тільки на всіх, а тільки на частини передач. До експлуатації несинхронізованих КП мають відношення такі терміни як «перегазовка» та «подвійний вижим зчеплення», хоча фактично сучасні несинхронізовані КП дозволяють перемикати передачі без використання зчеплення.

Кулачкова КП

Під такою мається на увазі несинхронізована механічна КП на валах і шестернях постійного зачеплення із включенням передач кулачковими муфтами. Відмінність подібних КП від таких самих, але з включенням передач зубчастими муфтами, в тому, що кулачкові муфти допускають грубішу роботу при перемиканнях і з точки зору синхронізації кутових швидкостей і з точки зору силового впливу. При цьому всі кулачкові КП більш шумні, так як при кожному знакозмінному прискоренні муфта може трохи прокручуватися відносно шестерні, що блокується. Зважаючи на те, що подібними КП часто оснащуються гоночні машини, де постійна присутність шуму є якоюсь нормою, тут нерідко застосовуються шестерні з прямозубою нарізкою, що дає ще більше шуму, але збільшує ККД самої КП.

Секвентальна КП

Під секвентальною мається на увазі КП, у якої механізм перемикання передач не допускає довільного вибору наступної передачі відносно тієї, що включена в даний момент, а обмежує діапазон доступних передач тільки однією передачею вище і однією передачею нижче. Перехід у нейтраль на такій КП зазвичай можливий лише з двох передач – першої та заднього ходу (на мотоциклах можливий з першої та другої). Деякі секвентальні КП можуть оснащуватися механізмами для швидкого виходу в нейтраль з будь-якої передачі, але це не є правилом.

У своєму канонічному вигляді секвентальні КП застосовуються на гоночних машинах та будь-яких мотоциклах. Механізм перемикання передач тут зазвичай є барабаном з пазами, що трансформує одноходовий зворотно-поступальний рух тяги важеля перемикання передач у обертання. Конструкція механічної передачі в секвентальній КП може бути практично будь-якою і до секвентальності механізму перемикання передач відношення не має, хоча найчастіше секвентальна КП передбачає схему на шестернях постійного зачеплення з включенням кулачковими муфтами передач. Існують планетарні секвентальні КП. Конструкція вузла, відповідального за вибір і перемикання передач, тут також може бути різна: чисто механічна (кулачкові КП мотоциклів), гідравлічна (деякі танкові планетарні КП), електронно-гідравлічна (КП більшості сучасних гоночних машин). Перемикання передач тут можливе як одноходовою ручкою, що має лише два нефіксованих положення передача вгору і передача вниз, так і ножною педаллю з аналогічною механікою роботи. Електроннокеровані напівавтоматичні КП гоночних машин типу «Формули-1» з перемиканням передач клавішами на кермі також можна вважати секвентальними. Імітацією секвентальної КП можна вважати автоматичні КП типу Типтронік-Порше та всі аналогічні системи автоматичних КП з наявністю в них опціонального режиму послідовного перемикання передач за командою водія.

Преселективна КП

Під такий мається на увазі КП, у якій вибір наступної передачі відбувається до моменту перемикання неї.

В історичній ретроспективі цей термін зазвичай використовується стосовно розробок міжвоєнного періоду минулого століття, і має на увазі під собою планетарну або безвальну КП, доповнену різноплановими механізмами зі спрощення процесу перемикання передач. У той час, в умовах відсутності як синхронізованих механічних КП, так і автоматичних КП, подібний напрямок розвитку КП був актуальним. Управління преселективною КП здійснювалося у вигляді селектора попереднього вибору передачі. Селектор виставлявся в потрібну передачу, а сам момент включення визначався або натисканням на педаль зчеплення, або короткочасним поштовхом селектора в положення, що не фіксується (у разі використання відцентрового зчеплення на легкових автомобілях). Будь-яка кваліфікація та специфічні навички від водія не були потрібні.

В теперішній час преселективними називаються будь-які коробки передач з двома зчепленнями, так як тут допоміжна автоматика завжди попередньо вибирає підвищуючу чи знижуючу передачу в залежності від поточного режиму руху, незалежно від того, чи визначається момент переходу на нову передачу автоматично або водієм. У своєму первісному вигляді преселективні планетарні та безвальні КП на сучасних автомобілях не застосовуються. На багатошвидкісних КП сучасних сідельних тягачів, ряд передач може включатися через переселекцію кнопкою-перемикачем на основному важелі КП, але така КП преселективною не називається.