在拖拉機(jī)發(fā)展的早期，使用的主要是生產(chǎn)收獲機(jī)械變速箱手動(dòng)變速箱，它的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，在技術(shù)上可分為：滑動(dòng)齒輪換擋、嚙合套換擋以及同步器換擋三種方式，滑動(dòng)齒輪換擋主要是通過(guò)主齒輪在驅(qū)動(dòng)軸上來(lái)回滑動(dòng)，在不同的位置上與從動(dòng)齒輪嚙合，是最基礎(chǔ)的變速方式。嚙合套換擋是指在主動(dòng)軸上存在一個(gè)空套齒輪，它與從動(dòng)軸上的齒輪長(zhǎng)期處于嚙合狀態(tài)，通過(guò)移動(dòng)主動(dòng)軸上的嚙合套，將主動(dòng)軸的動(dòng)力傳遞給空套齒輪。同步器換擋變速箱收獲機(jī)械變速箱供應(yīng)商利用了摩擦原理，這有利于保證主從動(dòng)齒輪在嚙合時(shí)有相等的圓周速度，這就使得在換擋過(guò)程中更加平順，避免了齒輪嚙合時(shí)的沖擊，確保了齒輪的使用壽命，這在拖拉機(jī)手動(dòng)變速箱的發(fā)展過(guò)程中具有重要的意義。

生產(chǎn)收獲機(jī)械變速箱半動(dòng)力換擋自動(dòng)變速器是由手動(dòng)加自動(dòng)聯(lián)合控制，其中主變速一般由液壓控制的換擋離合器操縱，其擋位可通過(guò)控制器依照換擋規(guī)律實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，如卡特彼勒公司Challeng—er 35系列拖拉機(jī)就是在其10—16擋高段范圍內(nèi)可自動(dòng)換擋。而副變速收獲機(jī)械變速箱供應(yīng)商各速度區(qū)段之間的切換最早是由換段桿操縱滑動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，隨后發(fā)展為嚙合套和同步器，使換段更加平順，迅速，且減小了換段沖擊。換段是由駕駛員根據(jù)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)直接手動(dòng)控制。如國(guó)內(nèi)福田雷沃公司的P2654以及中國(guó)一拖的LZ2404拖拉機(jī)裝配的就是以手柄操縱的同步器換段機(jī)構(gòu)。

換擋規(guī)律通過(guò)研究拖拉機(jī)收獲機(jī)械變速箱供應(yīng)商各擋位自動(dòng)換擋時(shí)刻與控制參數(shù)(如作業(yè)速度、負(fù)荷程度、滑轉(zhuǎn)率、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩等)之問(wèn)的關(guān)系，并經(jīng)過(guò)性能仿真優(yōu)化后，確定最佳換擋點(diǎn) ，避免換擋循環(huán)。 目前生產(chǎn)收獲機(jī)械變速箱拖拉機(jī)自動(dòng)變速器換擋規(guī)律是從汽車傳動(dòng)系所采用的以車速和油門開度為控制參數(shù)的“兩參數(shù)換擋規(guī)律”基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。但這些傳統(tǒng)的換擋規(guī)律是建立在被控對(duì)象精確數(shù)字模型基礎(chǔ)上，對(duì)于拖拉機(jī)和工程車輛，由于工況復(fù)雜，負(fù)荷變化劇烈，建立其精確模型比較困難，使基于數(shù)學(xué)模型的各類控制方法難以解決這一問(wèn)題。因此近年來(lái)許多研究將智能控制理論應(yīng)用于換擋規(guī)律，如I．Sakai等提出了模糊換擋策略 J，K．Hayashi等提出了根據(jù)輸入轉(zhuǎn)速和加速踏板位置變化量利用模糊邏輯判斷車輛負(fù)載和駕駛員意圖、根據(jù)車輛速度、負(fù)載、駕駛員意圖和加速踏板位置利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理決策換擋位置的智能控制策略 。Jonas Fredrikson采用自適應(yīng)反饋方法構(gòu)建控制器，并提出將發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)控制一部分的非線性換擋控制方法 ?，F(xiàn)代控制方法的引入，并增加能夠反映具體作業(yè)狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)的參數(shù)，使得換擋時(shí)機(jī)和擋位分布更加合理，可以大大提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和作業(yè)效率。

動(dòng)力換擋變速器收獲機(jī)械變速箱供應(yīng)商是通過(guò)液壓操縱離合器的接合和分離來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋的，但由于液體的不可壓縮性，換擋操縱液壓系統(tǒng)剛度較大，如果換擋元件接合過(guò)猛，會(huì)產(chǎn)生換擋沖擊，使傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷，加劇零部件的磨損，降低使用壽命，而且易使駕駛員疲勞。良好的換擋品質(zhì)要求換擋迅速、平穩(wěn)、無(wú)沖擊，且對(duì)動(dòng)力傳遞影響小，盡量使動(dòng)力不中斷。在實(shí)際換擋過(guò)程中，各擋位離合器大多是由單向開關(guān)閥控制，當(dāng)開關(guān)閥打開時(shí)，離合器內(nèi)壓力只能增加，而當(dāng)開關(guān)閥處于關(guān)閉位置，離合器內(nèi)液體壓力為零，因此原離合器分離的準(zhǔn)確時(shí)間無(wú)法確定，另外離合器液壓還受溫度、離合器盤磨損以及轉(zhuǎn)速影響，不能有效測(cè)定實(shí)際的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這些都對(duì)閉環(huán)控制形成障礙，使換擋過(guò)程受溫度與負(fù)荷影響顯著減小。國(guó)內(nèi)用試驗(yàn)的方法研究了生產(chǎn)收獲機(jī)械變速箱動(dòng)力換擋變速箱換擋過(guò)程中，換擋離合器壓力變化過(guò)程對(duì)旋轉(zhuǎn)速度的影響，發(fā)現(xiàn)在理想換擋點(diǎn)變速箱換擋最平穩(wěn) 。

動(dòng)力換擋變速箱是1959年卡特彼勒首次在拖拉機(jī)上應(yīng)用，由于具有換擋過(guò)程容易，保證動(dòng)力連續(xù)不斷，優(yōu)化了操作性能，提高拖拉機(jī)工作效率的特點(diǎn)，得到了很多廠家的認(rèn)可。動(dòng)力換擋變速箱可分部分動(dòng)力換擋變速箱和全動(dòng)力換擋變速箱兩種。部分動(dòng)力換擋的應(yīng)用領(lǐng)域主要在定軸輪系變速箱上。而經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，全動(dòng)力換擋變速箱如今已達(dá)到具有12個(gè)前進(jìn)擋位的多排擋全負(fù)載換擋，這種換擋方式多用于具有摩擦元件布置的周轉(zhuǎn)輪系變速箱結(jié)構(gòu)上，通過(guò)先進(jìn)的電液控制系統(tǒng)完成特定的執(zhí)行元件接合與分離，從而實(shí)現(xiàn)全動(dòng)力換擋的要求。這種變速箱廣泛的應(yīng)用于各大廠家的拖拉機(jī)上，其中包括了美國(guó)凱斯公司生產(chǎn)的CX系列、法國(guó)雷諾公司生產(chǎn)的175-74T2系列。