在拖拉机发展的早期，使用的主要是生产收获机械变速箱手动变速箱，它的结构较为简单，在技术上可分为：滑动齿轮换挡、啮合套换挡以及同步器换挡三种方式，滑动齿轮换挡主要是通过主齿轮在驱动轴上来回滑动，在不同的位置上与从动齿轮啮合，是最基础的变速方式。啮合套换挡是指在主动轴上存在一个空套齿轮，它与从动轴上的齿轮长期处于啮合状态，通过移动主动轴上的啮合套，将主动轴的动力传递给空套齿轮。同步器换挡变速箱收获机械变速箱供应商利用了摩擦原理，这有利于保证主从动齿轮在啮合时有相等的圆周速度，这就使得在换挡过程中更加平顺，避免了齿轮啮合时的冲击，确保了齿轮的使用寿命，这在拖拉机手动变速箱的发展过程中具有重要的意义。

生产收获机械变速箱半动力换挡自动变速器是由手动加自动联合控制，其中主变速一般由液压控制的换挡离合器操纵，其挡位可通过控制器依照换挡规律实现自动控制，如卡特彼勒公司Challeng—er 35系列拖拉机就是在其10—16挡高段范围内可自动换挡。而副变速收获机械变速箱供应商各速度区段之间的切换最早是由换段杆操纵滑动齿轮来实现，随后发展为啮合套和同步器，使换段更加平顺，迅速，且减小了换段冲击。换段是由驾驶员根据作业经验直接手动控制。如国内福田雷沃公司的P2654以及中国一拖的LZ2404拖拉机装配的就是以手柄操纵的同步器换段机构。

换挡规律通过研究拖拉机收获机械变速箱供应商各挡位自动换挡时刻与控制参数(如作业速度、负荷程度、滑转率、发动机输出转速转矩等)之问的关系，并经过性能仿真优化后，确定最佳换挡点 ，避免换挡循环。 目前生产收获机械变速箱拖拉机自动变速器换挡规律是从汽车传动系所采用的以车速和油门开度为控制参数的“两参数换挡规律”基础上发展而来的。但这些传统的换挡规律是建立在被控对象精确数字模型基础上，对于拖拉机和工程车辆，由于工况复杂，负荷变化剧烈，建立其精确模型比较困难，使基于数学模型的各类控制方法难以解决这一问题。因此近年来许多研究将智能控制理论应用于换挡规律，如I．Sakai等提出了模糊换挡策略 J，K．Hayashi等提出了根据输入转速和加速踏板位置变化量利用模糊逻辑判断车辆负载和驾驶员意图、根据车辆速度、负载、驾驶员意图和加速踏板位置利用神经网络原理决策换挡位置的智能控制策略 。Jonas Fredrikson采用自适应反馈方法构建控制器，并提出将发动机作为主动控制一部分的非线性换挡控制方法 。现代控制方法的引入，并增加能够反映具体作业状态和环境状态的参数，使得换挡时机和挡位分布更加合理，可以大大提高了车辆的燃油经济性和作业效率。

动力换挡变速器收获机械变速箱供应商是通过液压操纵离合器的接合和分离来实现换挡的，但由于液体的不可压缩性，换挡操纵液压系统刚度较大，如果换挡元件接合过猛，会产生换挡冲击，使传动系统产生较大的动载荷，加剧零部件的磨损，降低使用寿命，而且易使驾驶员疲劳。良好的换挡品质要求换挡迅速、平稳、无冲击，且对动力传递影响小，尽量使动力不中断。在实际换挡过程中，各挡位离合器大多是由单向开关阀控制，当开关阀打开时，离合器内压力只能增加，而当开关阀处于关闭位置，离合器内液体压力为零，因此原离合器分离的准确时间无法确定，另外离合器液压还受温度、离合器盘磨损以及转速影响，不能有效测定实际的驱动转矩，这些都对闭环控制形成障碍，使换挡过程受温度与负荷影响显著减小。国内用试验的方法研究了生产收获机械变速箱动力换挡变速箱换挡过程中，换挡离合器压力变化过程对旋转速度的影响，发现在理想换挡点变速箱换挡最平稳 。

动力换挡变速箱是1959年卡特彼勒首次在拖拉机上应用，由于具有换挡过程容易，保证动力连续不断，优化了操作性能，提高拖拉机工作效率的特点，得到了很多厂家的认可。动力换挡变速箱可分部分动力换挡变速箱和全动力换挡变速箱两种。部分动力换挡的应用领域主要在定轴轮系变速箱上。而经过多年的发展，全动力换挡变速箱如今已达到具有12个前进挡位的多排挡全负载换挡，这种换挡方式多用于具有摩擦元件布置的周转轮系变速箱结构上，通过先进的电液控制系统完成特定的执行元件接合与分离，从而实现全动力换挡的要求。这种变速箱广泛的应用于各大厂家的拖拉机上，其中包括了美国凯斯公司生产的CX系列、法国雷诺公司生产的175-74T2系列。