齿轮传动是拖拉机变速箱的核心工作原理。拖拉机变速箱内设有多组齿轮，它们的大小和齿数不同，通过齿轮之间的啮合来实现不同的速度和扭矩变换。当驱动轴（发动机输出轴）转动时，通过主齿轮和从动齿轮的啮合，将发动机的输出扭矩传递到变速箱的输出轴，从而推动拖拉机行驶。
离合器是拖拉机变速箱的另一个重要部分。离合器可以将发动机与变速箱分离或连接，实现驱动轮的启动和换挡时的平稳过渡。当离合器分离时，发动机的输出扭矩不会传递到变速箱，从而实现驱动轮的脱离。当离合器连接时，发动机的输出扭矩通过变速箱传递到驱动轮，推动拖拉机前进。
换挡机构是拖拉机变速箱实现不同档位换挡的关键。换挡机构主要包括操纵杆、选择杆、齿轮轴和双锥齿轮等部件。通过操纵杆和选择杆，驾驶员可以操控换挡机构，将齿轮轴上的不同齿轮与输入轴和输出轴相连，实现不同的速度和扭矩传递。通过换挡机构的操作，驾驶员可以根据需要选择合适的档位，以适应不同的工况和行驶速度。