……严重小白兔的问题。需要重度科普。
分成两个方面来说，第一，功率、扭矩与转速的概念。第二，引擎输出曲线与变速箱的重要作用
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1、功率、扭矩与转速
这三个是发动机再常见不过的参数。学过高中物理的都明白这个公式：
P=T*R，其中P为功率，T为扭矩，R为转速。
也就是说，也就是说，在功率一定的情况下，转速越高，扭矩越小。事实上，下面要说到的变速箱的基本原理就是这个。
先不说这里的内涵，我们在第一部分只说这三个参数的意义是什么。
转速是下面需要重度说的，先不谈。功率，就是说每秒发动机可以输出多少能量。而扭矩，则表示输出轴可以带动多重的负载。
在汽车引擎的设计阶段，功率和扭矩是可以分开考虑的，可以着重考虑功率因素，也可以着重考虑扭矩因素，这一切都要看车子的应用领域。举两个例子，一台引擎是Koenigsegg CCXR搭载的V8引擎，峰值功率1079PS，扭矩1060Nm，另一台则是Peterbilt 379装备的V8引擎，峰值输出功率613PS，扭矩则达到2790Nm。
表面上看，前者的功率比后者大得多，那是不是意味着前者一定比后者强呢？
答案是否定的。假如将这两台车换个位置（尺寸什么的先不管），那么肯定都是不能胜任的。Koenigsegg搭载的4.7L V8SC到了379上，面对拖头后面15-20吨重的货箱，是一点脾气都没有。而Peterbilt的V8只有613的功率，立即将CCXR原本威猛无比的400多KPH的极速拉到和Ferrari 599一个水平。
在汽车上，功率直接和汽车的极限速度相关，而扭矩则和汽车的加速性能和负重起步性能相关。如果不知道Peterbilt 379是个什么概念的话，回去复习变形金刚，擎天柱就是这台车。重卡考虑到需要在负载十余吨重量的情况下起步，就必须使用大扭矩，而CCXR作为高性能跑车，则需要超大功率来保证400 的极速。
二、引擎输出曲线与变速箱
上面注意我说的词“峰值扭矩”和“峰值功率”。在汽车运行期间，P和T都是R的函数。很好理解，不踩油门，引擎自然没有什么输出功率和扭矩，但是踩下油门之后，功率和扭矩也不是一个定值，而是先上升后下降的一条曲线，这条曲线就是引擎的输出曲线。
再考虑上面说的，起步需要大扭矩，而高速则需要大功率，然而，内燃机的这种输出带有峰值的特性决定了它不可能满足所有的需要。起步的时候速度不会太快，但是如果引擎转速很低，扭矩也很低，这样起步就太慢，最好有一个东西能够调节引擎的扭矩和转速，来满足各种情况下的使用要求，这个东西就是变速箱。
变速箱里实际上主要是一套离合器和一组齿轮组。齿轮的作用就是调整输出的转速，从而达到调整输出扭矩的目的。
第一部分开始就说了，P一定的前提下，R降低，T升高，反之亦然。变速箱在其中就是起到的这样一个调节作用。
比如我现在开车起步，我需要较大的扭矩，一脚油门下去，引擎开始转，转到峰值扭矩，但是现在有两个问题，刚起步车速不快，轮子的速度和引擎的输出速度根本没法匹配。刚起步的车子轮子顶多一秒钟转个几十度，而车子此时的引擎转速往往是两千到三千RPM，这两者之间的差距实在是比较大，没法直接连起来，第二个问题就是，即便是峰值扭矩，仍然是不够带动接近两吨的一台轿车起步的。这时候我们就需要变速箱对其进行调整，降低转速，同时提升扭矩，通过变速箱输出的扭矩可以达到引擎输出的上百倍（因为转速降了上百倍），这样就可以很轻松地将车子开起来。
开起来之后上了高速，我现在需要车子高速运行，这时候就需要换挡，将车子的档位从低档切到高档，这时候变速箱会用另外一套齿轮去啮合发动机的输出轴，这样变速箱输出的转速和引擎输入的转速差距会更小，这样就可以为车子提速，因为车子的速度起来之后，对于扭矩的要求就没那么大了。
当然，内燃机是这个悲催局面是无法改变的，如果用电机取代内燃机，就完全可以使用单级变速箱来连接，这就非常接近你所说的直接连接。当然遗憾的是，电机仍然难以做到那么大的扭矩来直接带动车辆，而它本身的转速又比内燃机高得多，所以一般需要一个单级的变速箱来将其转速降下来。这是因为电机的输出曲线就是基本平直的，没有明显的波动，所以就不太需要变速箱了。
