变速机构在各种机械中应用普遍，无级变速因其有很多的速比，有很大的优势，而无级变速基本都是通过轮带方式实现，齿轮式的很少有，目前的齿轮式无级变速器，因其齿轮非圆形，在其变速过程中一般都是通过两级来实现，一级半径由小变大时，另一极由大变小以抵消速度的变化，这种方式虽然可以做到速度稳定输出，但是速比却难于做大，例如周祖焕的新型齿轮以及其传动装置，就是如此。本研究主要是创造一种齿轮式的无级变速器，可以有很大的速比，其可以达到近二十倍的速比范围。

齿轮式无级变速器变速齿轮采用异形齿轮，利用异形齿轮接触部位不同，速比不同的特点，通过两级变速来实现，两级变速采用同向的方式，上一级是速度放大下一级速度进一步放大，上一级速度变小下一级进一步变小，使得齿轮式无级变速器可以拥有更大的速比范围。齿轮式无级变速器变速齿轮采用异形齿轮来实现，可以采用周祖焕的心形齿轮、偏心圆形齿轮或者其他形式的齿形来实现，变速齿轮分布在五根轴上，一根是中心轴，中心轴周围均匀分布四根轴，分别装在五根轴上的变速齿轮（偏心圆齿轮或心形齿轮），中心变速齿轮固定在中心轴上，四周均匀分布四个变速齿轮分别与中心变速齿轮啮合，变速齿轮尺寸不能使周围四个齿轮之间接触到，四周四个变速齿轮与四根轴通过离合器实现动力的传输和断开。一个中心变速齿轮与周围四个均匀分布的四个变速齿轮为一个齿轮组，齿轮式无极变速器采用多个齿轮组来实现，齿轮组都是装在共同的五根轴上，串联起来，根据齿轮组数的不同，中心变速齿轮偏转角度不同，采用4个齿轮组，中心变速齿轮偏转角度依次为22.5度，采用5个齿轮组，中心变速齿轮偏转角度依次为18度，中心变速齿轮偏转角度，依据齿轮式无极变速器齿轮组数而不同，计算方式为，90度除于齿轮组组数。

变速是通过，调速轴带动输入速度调节齿轮旋转，输入速度调节齿轮和一根变速轴上的输入离合齿轮啮合，带动输入离合齿轮旋转，输入离合齿轮分布在四根变速轴上，通过离合中间齿轮啮合，同步变化。调速轴通过和带有变速齿轮同尺寸的三个调速齿轮带动输出调速轴同步运动，输出调速轴上面装有输出速度调节齿轮与输出离合齿轮啮合，输出离合齿轮通过离合中间齿轮啮合，通过调速轴可以同步调整输入和输出离合齿轮。每个变速齿轮装有两个棘爪，一个棘爪用于变速轴带动变速齿轮旋转，一个棘爪用于变速齿轮带动变速轴旋转，每个变速齿轮都对应两个离合齿轮，每个离合器齿轮控制一个棘爪，一个控制输入时变速齿轮和变速轴的结合分离，一个控制输出变速齿轮和变速轴的结合分离，离合齿轮有一凸起，凸起上带有缺口，用于控制变速齿轮上棘爪与变速轴的结合分离，缺口长度能够确保变速齿轮的衔接。

齿轮式无级变速器其原理为，中心轴为传导轴，周围四个轴根据运行状态在输入或输出变速轴之间来回转换，输入变速轴和输出变速轴位置相互对应，中心轴每旋转90度，输入和输出变速轴转换到另两根轴上，中心轴旋转180度时，原来的输入变速轴变为输出变速轴，输出变速轴变为输入变速轴。动力先通过离合器传给输入变速轴，输入变速轴再通过离合器传导给输入变速齿轮，输入变速齿轮通过与之啮合的中心变速齿轮，传导给输出变速齿轮，输出变速齿轮再将动力通过离合器传导给输出变速轴，输出变速轴再通过离合器将动力传给动力输出齿轮，从而实现动力的输入与输出。通过多个同样的变速齿轮组，在一定速比下将不同的变速齿轮上同一段弧长，作为输入或输出的齿段，多个齿轮接力的方式，保持输出端速度在一定的范围里面，异形齿轮半径由短到长旋转过程中，以中心偏心圆齿轮（或心形齿轮）为基准，以四组变速齿轮为例，每旋转22.5度角，变换一次输入和输出变速齿轮，这样在一定的变速比下，动力的输入和输出，都使用不同变速齿轮的同一齿段，因为变速齿轮为异形轮，所以在输出端不可避免的有速度波动，这种波动随着齿轮组数增多，在同一速比下的输出端，速度波动越小，在输出端也可以通过弹性轮和一些机构去减小或消除速度波动。在变速齿轮长半径是短半径的2倍时，速比范围可以接近16倍，变速齿轮长半径是短半径的2.15倍时，速比范围可以达到20倍。

齿轮式无级变速器，因其可以使用异形齿轮从短半经到长半径之间的任意一段弧，所以可以实现无级变速。