Skrzynia biegów to mechanizm odpowiadający za zmianę przełożeń, a tym samym, umożliwiający efektywne wykorzystanie mocy wytwarzanej przez silnik w procesie spalania mieszanki paliwowo - powietrznej. Przez "efektywne" w tym przypadku rozumiemy "adekwatne do aktualnych potrzeb" (w zakresie mocy czy momentu obrotowego).
Ze skrzynią biegów związanych jest wiele pojęć. Pierwszy zestaw obejmuje różne typy skrzyń biegów, podzielone ze względu na sposób ich obsługi. Są to
Z kolei przełożenie to stosunek prędkości obrotowej koła napędzającego do prędkości obrotowej koła napędzanego (a dokładniej, stosunek liczby zębów na kole napędzającym do liczby zębów na kole napędzanym). Bieg w skrzyni biegów to realizowanie określonego przełożenia (czyli określonej konfiguracji ułożenia współpracujących ze sobą kół zębatych, napędzającego i napędzanego). Zatem wrzucając "pierwszy bieg" w skrzyni biegów uruchamiamy w niej określone przełożenie kół zębatych.
Gdy oba koła przekładni (napędzające i napędzane) są tej samej średnicy i uzbrojone są w identyczną liczbę zębów, wówczas mamy do czynienia z przełożeniem 1:1 (na jeden obrót koła napędzającego przypada jeden obrót koła napędzanego). Gdy koło napędzające jest mniejsze od koła napędzanego (prędkość obrotowa koła napędzającego jest wyższa niż koła napędzanego), wówczas uzyskujemy przełożenie, które dostarcza potężnego momentu obrotowego i potężnej siły napędowej (np.: pierwszy bieg w skrzyni biegów) na koła napędowe, ale jednocześnie uniemożliwia osiągnięcie wysokich prędkości.
Z kolei, gdy koło napędzające jest większe od koła napędzanego (prędkość obrotowa koła napędzającego jest niższa niż koła napędzanego), wówczas otrzymujemy przełożenie, w którym wartość momentu obrotowego jest stosunkowo niska, ale prędkość obrotowa koła napędzanego umożliwia uzyskanie wysokich prędkości (wysokie przełożenia).
Wniosek:
zmieniając biegi w skrzyni biegów na wyższe (zmieniając przełożenia), zwiększamy moc pojazdu (decydującą o prędkości maksymalnej) kosztem momentu obrotowego (decydującego o sile napędowej) przekazywanego na koła napędowe pojazdu. Gdy redukujemy biegi, zmieniamy przełożenia w skrzyni biegów na takie, które kosztem prędkości maksymalnej, dostarczają większego momentu obrotowego (siły napędowej) na koła napędowe.
Za zmianę biegów odpowiada kierowca poprzez synchronizator uruchamiany przy załączonym sprzęgle. Synchronizator, wstępnie sprzęgając koła zębate, odpowiada za wyrównanie ich prędkości obrotowych tuż przed ich zazębieniem.
W budowie skrzyni ręcznej, oprócz kół zębatych, wyróżnić można trzy wałki: sprzęgłowy, pośredni i główny. Pierwszy z nich odbiera moment obrotowy z silnika poprzez sprzęgło i przekazuje go na wałek pośredni poprzez przekładnię zębatą. Na wałku pośrednim osadzone są na stałe koła zębate, których liczba najczęściej odpowiada liczbie możliwych biegów (przełożeń) skrzyni biegów. Na wałku głównym znajduje się taka sama liczba kół zębatych (obracających się swobodnie na łożyskach), co na wałku pośrednim. Koła zębate wałka pośredniego zaczynają przenosić moment obrotowy na wałek główny dopiero po połączeniu z kołami zębatymi na tym wałku.