拖拉机进行运输作业和挂接农具进行田间作业时，所承担的负荷是不同的，要求的行驶速度也是不同的。而发动机在全负荷下发出的转速基本是不变的，这就要求在传动系中设置一个变速箱，来改变发动机的转速和扭矩，使拖拉机能牵引各种负荷进行农业作业；在各种行驶条件下都能正常行驶。变速箱的功用就是增扭减速，变扭变速，空挡停车，倒退行驶。在拖拉机使用中常会遇到来自变速箱的故障，如换挡困难、自动脱挡、异常声响等，直接影响到车辆的正常运行。
1脱挡
拖拉机行驶时，变速箱内挂挡齿轮自动分离，动力传递中断，拖拉机滑行一段距离后停驶，这种现象称为自动脱挡。在重载上坡时，容易发生这种现象。此时若不及时制动，拖车就会带着拖拉机倒驶，严重时会造成机毁人亡。
一台东风-12型手扶拖拉机以V挡速度行驶中，突然停止前进；随即将变速杆挂人II挡，但刚放松离合手柄，机车就出现脱挡故障；之后，机手挂上I、IV挡或III、VI挡行驶，机车未出现脱挡故障。初步分析，该机出现上述故障是主变速机构中的快挡齿轮或中间齿轮工作性能不佳引起的。不然，若是副变速机构中的传动齿轮或齿轮轴工作性能不良，则会导致挂上各挡位时，都要发生脱挡故障。为此，拆下变速箱盖，检查快挡齿轮与主动轴的配合情况时，发现中间齿轮在轴上失去正常轴向定位，在快挡齿轮进行啮合时出现左右滑移现象。进而拆下变速箱右侧盖板，拉出中间轴上的轴承进行检查，发现上述故障是由于装在中间齿轮孔内的轴向限位挡圈从环槽内蹦出所致。将该限位挡圈撑大后装复使用，使中间齿轮轴向定位牢固后，该机故障随即被排除。
一台泰山-12型拖拉机在行驶中一遇到骤增的负荷，或机车左右颠簸较严重时，高低挡变速杆就容易脱挡。经过拆卸变速箱盖检查，发现该机高低挡变速杆易脱挡的原因有：（1）II轴左侧上的挡圈是一个代用件，其厚度仅是标准件厚度（5mm）的一半左右，使得II轴总成轴向移动量太大，导致啮合齿轮不能全齿长啮合。（2）II、III轴上的相啮合齿轮经多年使用，其初始啮合端已磨成锥形，不但使两啮合齿轮工作面减小，而且会在运转时产生一轴向附加排斥力。（3）高低挡变速杆拨叉已弯曲变形，且叉脚两侧面严重磨损，使变速杆拨动滑动齿轮实现挂挡的有效行程减小，滑动齿轮与固定齿轮的工作面变窄。为此，将挡圈更换成标准件，并将磨损变形较大的齿轮更换后，故障即被排除。
因锁定机构作用不可靠，齿轮的齿形或齿轮与轴配合失常，齿轮受到额外的轴向力等，其中一个或几个因素的影响，都将使变速箱内的挂挡齿轮自行脱挡。如拖拉机高速挡发生自动脱挡，就可从滑动齿轮的内齿轮磨损成喇叭形状。如果新车就出现自动脱挡，主要是加工工艺方面的问题，应向制造厂反映情况，自己不要乱拆卸。如果使用很长时间才出现自动脱挡，主要是使用方面的原因，若属正常磨损，应及时更换有关零件；若属使用不当，除更换新件外，还要认真查找原因。
2异响
异响是变速箱的常见故障。拖拉机工作正常时，变速箱是不会发生异常响声的。如果有异常声响，就说明有故障存在。
一台小四轮拖拉机每当挂挡起步，或低速行驶中猛加油时，变速箱内总是明显地发出呕嘟、呕螂的齿轮撞击响声；但是当拖拉机进入正常速度行驶时，齿轮撞击响声便自动消失。根据经验，上述故障多是变速箱V轴右侧的轴承磨损过甚，使得该轴上的主动齿轮和中央从动齿轮啮合间隙过大，运转时产生跳动而引起的。但拆下变速箱后盖，采用压保险丝法检查其啮合间隙，发现啮合间隙在允许不修值范围内（铅片最薄处的厚度为0.65mm，而允许不修值为1.0mm）。于是，拆下变速箱前盖检查，发现I轴上的主动齿轮定位键与齿轮键槽壁的两侧面严重磨损，出现了较大的侧向间隙。这样，当机车起步或低速行驶猛加油时，不仅会引起定位键与键槽发生撞击，而且会导致主动齿轮与II轴上的常啮合齿轮产生冲击噪音。为此，将键槽修复好，重新配制一个定位键，使定位键与齿轮键槽的配合紧度恢复至0.05mm后，该机工作一切正常了。
在拖拉机使用中，变速箱发出异响还有以下几种情况：（1）拖拉机运转中变速箱发出周期性的咯瞪、咯瞪声，而且感到震动，表明个别轮齿齿面发生损伤。这种情况如发生在使用前，多为装配之前齿面上已有磕、碰伤痕。如果发生在使用后期，则是机械损伤造成的。（2）停车空挡运转时，有唰唰的摩擦声和间断的咯、咯打击声。前者属于变速拨叉变形或者拨叉与拨叉槽磨损，间隙增大，使滑动齿轮的轴向游动量超过了控制范围，造成与从动齿轮端面发生摩擦；后者是由于二轴花键套固定螺母松动，齿轮相碰时便发出咯、咯的打击声，当其离开后这种声音便消失，于是形成了间断性的碰撞声。
变速箱空挡时发响多与常啮合齿轮有关；只在某个挡位出现异响，则多为该挡齿轮或轴承故障，齿轮故障表现为齿面磨损超限或个别齿牙出现剥皮、断齿等缺陷；若各挡都有不同程度的异响，则往往是常啮合齿轮磨蚀严重或存在机械损伤，也可能是变速箱缺油所致。