手动变速器又称手动齿轮式变速器，它是由输入轴、轴出轴和中间轴，及轴上的齿轮构成。它的工作原理是用手扳动变速杆来改变变速器内的齿轮啮合位置，从而达到变速变扭的目的。
输入轴也称第一轴，它的前端花键直接与离合器从动盘的花键套配合，从而传递发动机过来的扭矩。第一轴上的齿轮与中间轴齿轮常啮合，只要输入轴一转，中间轴及其上的齿轮也随之转动。输出轴又称第二轴，轴上套有各前进挡齿轮，可随时在操纵装置的作用下与中间轴对应齿轮啮合，从而改变本身的转速及扭矩。
变速器前进挡位的驱动路径是：由输入轴常啮合齿轮到中间轴常啮合齿轮，再到中间轴对应齿轮，最后是第二轴对应齿轮。倒车轴上的齿轮也可以由操纵装置拨动，在轴上移动，与中间轴齿轮和输出轴齿轮啮合，以相反的旋转方向输出。
由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转，变换挡位时，两个旋转速度不一样的齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞损坏齿轮，需要解决一个同步的问题。因此目前采用同步器来使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。
变速器在日常使用中也会出现一些故障，如换挡困难、自动跳挡、异响、乱挡、漏油和发热等。这里我们重点分析变速器换挡困难的原因与诊断排除方法。
一、故障诊断与排除
1.故障现象
换挡时变速杆操作沉重不能挂入挡位，或勉强挂上挡后又很难退回空挡，则为换挡困难。
2.故障原因
变速器换挡困难的故障主要有以下原因：
(1)操纵机构失调，变速杆和拉杆弯曲变形，各活动连接处磨损松旷等，致使齿轮啮合不到位。
(2)拨叉轴弯曲、锈蚀或有毛刺，锁止用弹簧过硬或互锁销被卡住，使拨叉轴无法轴向移动;拨叉固定松动、弯曲变形或严重磨损;齿轮端面接触摩擦产生飞边，或接合套花键磨损、起毛或损坏。
(3)同步器锥环牙齿沿轴线方向磨损成凸形或断裂;摩擦锥面螺旋槽磨损或磨光，使齿环端面与齿轮端面间隙缩小，甚至无间隙，降低了摩擦效果，使同步器失效。
(4)润滑油料选用不当，或使用了劣质齿轮油，在高温下齿轮油分解、结胶严重，使各挡齿轮移动困难，导致换挡困难。再如戮度大而使油膜容易吸附在锥环一面，使同步器失效;或油温高使润滑油结胶而填满同步器锥环表面和螺旋槽，导致同步器损坏。
(5)锁销式同步器锁销松动、散架，滑块式同步器的滑块、花键上的轴向槽磨损过甚，滑块弹簧圈弹力过软或折断，使滑块在槽中卡住。
(6)同步器总成在输出轴上摆动太大，或长时期空挡熄火滑行，中间轴不工作，导致输出轴拖转干磨而产生高热，使同步器损坏，离合器分离不彻底。
3.故障诊断
诊断时，可根据换挡时挡位手感及伴随的发响时机加以分析。
(1)变速杆操纵沉重或偏离挡位位置方可挂入挡位时，均由操纵机构故障所致。如是机构失调，则按规定调节拉杆长度和位置;如是机件磨损或变形，则应更换磨损或变形件。
(2)当挡位手感正确，在挂二挡、三挡或四挡、五挡时困难或有轻微响声，则为同步器损坏，大多是锥环底面接触，摩擦锥面未接触，摩擦效果降低所致。
(3)在运行中，空挡滑行发现变速器内有“咯、咯”响声，挂挡瞬间也有同样声响且挂挡困难，其原因大多是同步器散架。
(4)在四挡、五挡挂挡时困难，常有两次拨程的感觉，则是拨叉和拨叉槽磨损过度造成的，或同步器锥环变形失效。
(5)同步器锁环内锥面螺旋槽磨损严重，使同步器锁环内锥面和齿轮外锥面间隙变小，锥面间的摩擦力减小，制动作用减弱，间隙为零时制动作用消失。检查同步器时，应检查此间隙。检查时，在齿轮内斜锥面上涂上齿轮油，再将它与锁环配合面接触，与两者压紧并用手相对转动时，锁环不应从齿轮的斜面滑出为正常。
二、变速器的安装
重新安装调整变速操纵机构，更换损坏零件，校正或更换变速杆，正确使用变速器齿轮油;修理或调整离合器或正确操纵离合器。修理或更换变速器拨叉，更换锁球、锁簧;润滑变速器操纵机构;更换同步器锁环，更换同步器滑块、花键毅，更换同步器弹簧圈，从而排除变速器换挡困难的故障。在安装变速器时要注意以下事项：
(1)安装新变速器时，应注满齿轮油并达到要求标准。
(2)维修时，凡是密封垫和油封必须更换。油封安装前，应用润滑油轻轻地润滑外部，并用润滑脂充满油封刃口之间的空间。
(3)用来固定变速器壳体与盖的螺钉、螺栓和螺母，必须按交叉顺序旋松和拧紧。
(4)滚针轴承安装时，应将有标志的一面(壁厚较大的一面)朝向安装工具。用润滑脂润滑变速器输入轴滚针轴承。
(5)同步器不能交换使用。