Ступенчатые коробки передач имеют высокий КПД и при передаче полной мощности. Ступенчатые коробки передач отличаются простотой конструкции и меньшей стоимостью по сравнению с бесступенчатыми. Поэтому они получили широкое применение на автомобилях различных типов. В соответствии с требованиями обеспечения необходимых динамических и экономических качеств автомобиля определяются диапазон передаточных чисел, число передач и передаточные числа. Диапазон — это частное от деления передаточных чисел низшей и высшей передач. Чем разнообразнее дорожные условия, в которых будет работать автомобиль, и чем меньше удельная мощность двигателя, тем большим должен быть диапазон его коробки передач. Диапазон современных коробок передач составляет 3,0—4,5 для легковых автомобилей, 5,0—8,0 для грузовых автомобилей общего назначения и автобусов и 10—20 для автомобилей высокой проходимости и тягачей. В настоящее время обычно применяются трех-, четырех- и пятиступенчатые коробки передач. У грузовых автомобилей большой грузоподъемности и автомобилей высокой проходимости распространены также многоступенчатые коробки передач с числом ступеней 6—16 .
Увеличение числа ступеней приводит к повышению степени использования мощности двигателя, топливной экономичности, средней скорости движения и как результат — к повышению производительности автомобиля, снижению себестоимости перевозок. С другой стороны, увеличение числа передач усложняет и утяжеляет конструкцию коробки передач ;
возрастают ее размеры, стоимость, усложняется управление. При ручном механическом приводе быстрое и безошибочное переключение более пяти передач на прямом ходу осуществлять трудно. Поэтому верхним пределом числа передач с ручным переключением принято считать пять передач. Дальнейшее повышение числа передач вызывает необходимость в усложнении привода или установке дополнительной коробки передач со своим независимым приводом, который используется только на определенных режимах движения. В ряде коробок передач легковых и грузовых автомобилей применяют ускоряющую передачу с передаточным числом, меньшим единицы (0,7—0,8), используемую на хороших дорогах и при порожних рейсах. Применение ускоряющей передачи позволяет полнее использовать мощность двигателя, снижает суммарное число оборотов коленчатого вала на 1 км пути, что способствует уменьшению износа двигателя и снижению расхода топлива. Однако применение в кинематической схеме коробки передач ускоряющей передачи приводит к к уменьшению КПД по сравнению с коробками передач с высшей прямой передачей .
К числу важнейших факторов, оказывающих влияние на КПД ступенчатых коробок передач, относятся правильный выбор кинематической схемы, от которой зависит число пар зубчатых колес, находящихся в зацеплении при передаче момента, а также частота вращения, передаваемая мощность, эффективность смазочной системы, точность изготовления зубчатых колес и деталей картера. Наибольшее распространение получили трех-и двухвальные коробки передач. Основным преимуществом трехвальных коробок передач является наличие прямой передачи, получающейся непосредственным соединением первичного и вторичного валов. Зубчатые колеса, подшипники и промежуточный вал практически не воспринимают нагрузки, а первичный и вторичный валы передают только крутящий момент. В этом случае износ и уровень шума коробок передач минимальны. Другим преимуществом трехвальной конструкции коробки передач является относительная простота получения большого передаточного числа на первой передаче при малом межосевом расстоянии во время работы двух пар зубчатых колес, включенных последовательно. Недостатком таких коробок является некоторое снижение КПД на промежуточных передачах.
