mini|300px|Transmisión manual de un camión; las horquillas de cambio y las mangas son fáciles de ver mini|300px|Transmisión automática de ocho velocidades ZF Tipo 8HP70

La transmisión de un vehículo es la parte de su sistema de propulsión que enlaza mecánicamente el motor con las ruedas, y que por regla general permite ajustar la relación de giro entre ambos. En el caso de los vehículos con motor de combustión interna, la transmisión dispone de una caja de cambios (manual o automática) con el fin de regular la relación entre la velocidad de desplazamiento más baja y la más alta del propio vehículo, y la velocidad de giro más baja y la más alta del motor. Los vehículos eléctricos suelen usar un conjunto de engranajes fijo, ya que sus motores no necesitan para accionarse estar girando a una velocidad mínima (ralentí) y pueden entregar la potencia de manera uniforme en un rango de velocidades de giro significativamente mayor.

El sistema de transmisión de un vehículo es una forma particular de transmisión, de acuerdo con la manera en la que se define el término en ingeniería mecánica: "en general, se denomina "transmisión" a cualquier mecanismo capaz de acoplar cinemáticamente piezas en movimiento".

Tipos En función de su modo de accionamiento, las transmisiones mecánicas de los vehículos se clasifican en cuatro grandes grupos: + TIPOS DE TRANSMISIONES DE VEHÍCULOS:MECÁNICAMANUALNO SINCRONIZADA        M A N U M Á T I C A  SINCRONIZADA EMBRAGUE DOBLE ↑↓SEMIAUTOMÁTICA SECUENCIAL EMBRAGUE ASISTIDO AUTOMÁTICAVARIADORCONVERTIDOR DE PAR HIDRÁULICA HIDROSTÁTICAFLUIDO A PRESIÓNHIDRODINÁMICATURBINAELÉCTRICACABLEADOGENERADOR Y MOTOR

Transmisiones manuales: es el conductor quien selecciona en cada momento la relación de transmisión (marcha) que considera más adecuada para la velocidad del vehículo, por lo general accionando el pedal del embrague y utilizando una palanca de cambio. La caja de cambios es mecánica, y el vehículo dispone de un pedal para el embrague. Transmisiones semiautomáticas: el conductor sigue seleccionando las marchas manualmente, pero la caja de cambios mecánica está equipada con algún tipo de servomecanismo que se encarga de accionar automáticamente el embrague, y en algunos casos, de engranar las marchas. El vehículo conserva la palanca de cambios, pero suele carecer de pedal de embrague. Transmisiones automáticas: un sistema electromecánico autónomo es el que se ocupa de elegir la relación de transmisión correcta en función de la presión ejercida sobre el acelerador y de las condiciones de circulación del vehículo. La caja de cambios es hidráulico-mecánica, e incluye un convertidor de par y un sistema de engranajes epicíclicos. El vehículo carece del pedal del embrague, y la palanca de cambios se ve reducida a un simple selector de marcha (estacionado, parado, marcha atrás y marcha adelante), gestionado de forma electromecánica o electrónica. Transmisiones manumáticas: son sistemas que pueden funcionar indistintamente como una caja manual (de forma que el conductor selecciona a su criterio la marcha utilizada en cada momento) o como una caja automática (de forma que el vehículo responde autónomamente a los requisitos generados por los impulsos ejercidos sobre el acelerador o el freno).

Además de estos sistemas de transmisión mecánica, normalmente aplicados directamente a vehículos automóviles equipados con motores de explosión, también existen otros tipos de transmisión, como los sistemas de transmisión hidráulica (que se sirven de fluidos en movimiento para transferir el par motriz) y los sistemas de transmisión eléctrica (que utilizan generadores y motores eléctricos para transferir la potencia del motor a las ruedas).

Estos sistemas se han utilizado tradicionalmente en máquinas de gran potencia que requieren aplicarla muy gradualmente (como locomotoras o maquinaria de obras públicas o de minería), dado que los embragues mecánicos no son eficaces para valores de par muy elevados. Su importancia cada vez es mayor, con la progresiva generalización de los automóviles híbridos y de los eléctricos en la primera mitad del .

Necesidad de una caja de cambios Las transmisiones de los vehículos permiten que los relativamente estrechos rangos de velocidad de giro de los motores de combustión interna se conviertan en las velocidades de las ruedas necesarias para una conducción normal.

Ejemplo Supóngase un automóvil que tiene una velocidad mínima de Vmin = 5 km/h y una velocidad máxima de Vmax = 250 km/h. Esto da como resultado un factor igual a 50 en la salida de la transmisión, resultado de dividir la velocidad máxima por la mínima. Sin embargo, un motor de combustión interna suele tener una velocidad de giro mínima al ralentí de unas 600 rpm y una velocidad máxima de giro de unas 6000 rpm, es decir, con un factor igual a 10. Sin una caja de cambios, si la velocidad del motor a 600 rpm permitiera que el coche circulase a 5 km/h, su velocidad máxima sería únicamente 10 veces mayor, y por lo tanto, no podría superar los 50 km/h.

Parámetros y terminología mini|Caja de cambios manual de un deportivo Triumph

Las cajas de cambios regulan la relación entre la velocidad y el momento de giro de un motor, por lo que se clasifican como convertidores mecánicos.Nach Harald Naunheimer, Bernd Bertsche, Gisbert Lechner: Fahrzeuggetriebe – Grundlagen, Auswahl, Auslegung und Konstruktion. Kapitel 4 Kennungswandler, 2. Aufl., Springer, Berlin / Heidelberg / New York 2007, ISBN 978-3-540-30625-2.

thumb|upright=1.2|Diagrama donde se comparan las bandas de par y de potencia de un motor con gran respuesta de par y otro con un marcado pico de potencia

La dinámica de un automóvil varía con la velocidad: a bajas velocidades, la aceleración está limitada por la inercia de la masa bruta del vehículo; mientras que a velocidad de crucero o máxima, la resistencia del viento es la barrera dominante. En las transmisiones habituales en los vehículos sobre ruedas, las relaciones de transmisión se suelen denominar marchas bajas (para conducción lenta) y marchas altas (cuando las ruedas giran más rápido que el cigüeñal del motor). Además, el motor proporciona su par y potencia más altos de manera desigual en todo el rango de revoluciones, lo que da como resultado una banda de par y una banda de potencia. A menudo, se requiere el mayor par motor cuando el vehículo se mueve desde el reposo o viaja lentamente, mientras que se necesita la máxima potencia a alta velocidad. Por lo tanto, se requiere un sistema que transforme la salida del motor para que pueda suministrar un alto par a bajas velocidades, pero también operar a velocidades de autopista con el motor aún operando dentro de sus límites. Las transmisiones realizan esta transformación. La multiplicación se indica mediante la relación de tamaño entre el engranaje de la transmisión más grande y el más pequeño.Nach Harald Naunheimer, Bernd Bertsche, Gisbert Lechner: Fahrzeuggetriebe – Grundlagen, Auswahl, Auslegung und Konstruktion. Abschnitt 4.2.1 Getriebespreizung, 2. Aufl., Springer, Berlin / Heidelberg / New York 2007, ISBN 978-3-540-30625-2. Por ejemplo, una transmisión con una relación en la primera marcha de 1:4 y de 1:0,8 en la marcha más alta, implica una multiplicación máxima de 5, ya que 4/0,8 = 5. Al diseñar coches para un estilo de conducción determinado, se puede concebir la transmisión para que las marchas sean cortas (es decir, el motor funcione a altas revoluciones, para obtener una conducción más deportiva) o para que sean largas (con el motor funcionando a regímenes de giro menos elevados, primando la economía de combustible). También existe una configuración óptima, de forma que se diseña la relación de transmisión de modo que el vehículo circulando sobre terreno llano en la marcha más alta a la velocidad nominal de giro (la que produce la potencia máxima del motor), alcance la velocidad de circulación más alta posible. Si la configuración de marchas es demasiado larga, el motor no alcanza su velocidad nominal en la marcha más alta, y por lo tanto, tampoco su potencia máxima: la velocidad máxima del vehículo se alcanza a menudo en la siguiente marcha más baja. La desventaja de este diseño de engranajes es que no se optimizan las prestaciones del vehículo, y su principal ventaja es que a velocidades de circulación altas se reduce la velocidad de giro del motor, que funciona más silenciosamente y consume menos. En cambio, cuando es demasiado corta, la marcha más alta es tan baja que el motor (en esta marcha) no puede entregar toda su potencia incluso a su velocidad máxima de giro: el vehículo no puede alcanzar la velocidad máxima (teórica) correspondiente a toda la potencia del motor, que sin embargo funciona en su límite de velocidad de giro. Esta configuración permite obtener brillantes valores de aceleración en automóviles deportivos y un buen rendimiento en las pendientes cuando se trata de vehículos comerciales, como camiones o tractores. La relación entre marchas sucesivas en las cajas de cambios a menudo se diseña bien con una proporción "geométrica", o bien en "progresión". Con la proporción geométrica, cada dos engranajes adyacentes presentan la misma relación de transmisión, que es siempre un x% más alta o más baja. En el caso de una relación progresiva, en cambio, la relación disminuye en las marchas más altas para adaptar mejor la potencia del motor a las mayores fuerzas de resistencia con velocidades elevadas (especialmente, la resistencia del aire) y lograr un comportamiento del cambio más gradual. El incremento se elige a menudo de modo que la diferencia entre las velocidades máximas en las marchas superiores sea un mismo valor dado.Nach Harald Naunheimer, Bernd Bertsche, Gisbert Lechner: Fahrzeuggetriebe – Grundlagen, Auswahl, Auslegung und Konstruktion. Kapitel 4.3.2 und 4.3.3, 2. Aufl., Springer, Berlin / Heidelberg / New York 2007, ISBN 978-3-540-30625-2. Por ejemplo, las relaciones progresivas entre engranajes sucesivos se utilizan en vehículos rápidos porque el arrastre aerodinámico aumenta cuadráticamente con la velocidad de conducción, y tiene una influencia predominante en la potencia consumida por la resistencia del aire, que viene dada por la propia fuerza de arrastre del aire multiplicada por la velocidad de circulación, y que por lo tanto aumenta cúbicamente.

Transmisión manual

Historia thumb|right|Caja de dos velocidades Cherrier, alrededor de 1900.Wikisource:Popular Science Monthly/Volume 57/August 1900/The Evolution and Present Status of the Automobile

Muchos de los primeros automóviles tenían motor trasero, con una transmisión por correa simple que funcionaba como un sistema de una sola velocidad. La transmisión del Panhard et Levassor de 1891 se consideró un avance significativo, ya que disponía de tres velocidades. Era un sistema asíncrono deslizante, en el que cambiar de marcha implicaba deslizar los engranajes en sus ejes para obtener la combinación deseada. Incluso después de que los automóviles de turismo dispusieran de transmisiones síncronas, muchas transmisiones para camiones pesados, motocicletas y coches de carreras permanecieron sin sincronizar para resistir fuerzas elevadas o disponer de un accionamiento del cambio más rápido.

thumb|left|Vista superior y lateral de una transmisión manual típica, en este caso, una Ford Toploader.