對許多自行車老鳥而言，許多原理、技巧早已瞭然於心。但是有許多剛近01的新手，需要花許多時間，爬過許多文才能大致一窺堂奧。我也常常看到，許多新手車友買車時還不太瞭解變速系統的使用；也看過有車友因不熟悉變速系統的使用而一檔到底，徒然浪費許多力氣。因此小弟想拋磚引玉，先大致介紹一下自行車變速的原理與操作，惟小弟才疏學淺，若有謬誤，尚祈各位先進能不吝賜教。
首先我們來談談，為什麼自行車需要變速系統？
所謂具備變速系統的自行車，指的是騎士可以調整不同「檔位」的自行車。最陽春不具備變速系統的自行車，我們可稱為「單速」自行車，如一般淑女車，或學生用的通勤車。這類型自行車往往因設計較簡單，可以大幅壓低成本。那，回到主題，為什麼自行車需要變速系統呢？
要探討這個問題，就必需先瞭解自行車運作的原理。當騎士踩動踏板時，連接踏板的曲柄會帶動前面的齒盤（大盤），然後藉由鏈條帶動後面的齒輪，後面的齒輪（飛輪）連接於後輪輪轂（花鼓），故驅動後輪使自行車前進。假設大盤是32齒（規格上以T(tooth)表示），飛輪是11齒，當騎士踩動一圈，自行車的車輪約前進3圈（32/11），這個數值我們稱為齒比（齒輪比例），依此即可推得前進的速度。
單速自行車的設計簡單，但是卻無法滿足自行車針對不同地形的需求。當遇到上坡時，騎士需付出較大的踩踏力量對抗重力，而使得騎自行車爬坡變得困難，最後導致離開座墊，下來牽車。而變速系統的出現，解決了這個問題。
變速系統的主要目的，就是改變齒比。
具備變速系統的自行車，有些大盤的齒盤不只一片，端視是否有前變速系統而定。而飛輪一定則是有好幾片齒盤。
同樣踩踏一圈，齒比大者較費力，但是可得到較多的前進距離；齒比小者較省力，但是前進距離較少。
這跟滑輪的運作機制類似，費力則省時，省力則費時。
齒比越大踩踏越費力但是跑得較快，齒比越小踩踏越省力但是跑得較慢。
我們以配備Shimano Deore前後變速的自行車為例，大盤有3片，分別是44/32/22T（齒），後面飛輪則是9片，11-34（或32）T。藉由改變鏈條掛大盤與飛輪的哪個齒盤，就能改變齒比。
假設平地想要衝刺速度時，最大可以搭配到44/11，此時齒比最大，是4；
假設遇到陡坡需要省力換取爬坡的續航力時，最小可以搭配到22/34，此時齒比最小，約是0.6。
網站上大家會用 a x b 表示檔位，其中a表示大盤齒盤位置，b表示飛輪齒盤位置，例如44/11是3x9，22/34則是1x1。
因此從以上的敘述我們可以的得到一個結論，單單針對齒比而言，追求最大速度該看最大齒比（前大後小），追求最省力爬坡該看最小齒比（前小後大）。
要改變齒比，就要靠變速器把鏈條「掛」到齒盤上。而變速系統依不同的等級與不同的價位需求有許多不同的設計。自行車騎士透過所謂的「變速把手」（變把）操縱變速。變把的種類從「轉動式」（轉把）到「推拉式」不等，但主要原理卻類似，即藉由變把操縱變速線的鬆緊，帶動變速器移動位置，將鏈條導到不同的齒輪。
較低價位的自行車往往配備「非定位」變速系統，變速的操作有點靠「感覺」，要持續改變變速線鬆緊度直到成功變速。而所謂的「定位」變速系統，則是檔位清楚，打至某個檔位，變速器一定會掛至正確的齒盤，騎士變速的操作較簡單直接。
檔位顯示器，可以標示目前自行車所處於的檔位。有的是標示數字，有的則是標示位置。
那什麼是迴轉速？與變速系統有關係嗎？
所謂迴轉速是指每分鐘踏板轉幾圈，單位是RPM（Revolutions Per Minute）。迴轉速在60-80之間的時候踩踏最具效率，乳酸也比較不會堆積在大腿的肌肉當中。新手最忌重踩，一來肌肉容易疲勞受傷，二來膝蓋也容易受傷。而善用變速系統正可以調節踩踏的迴轉速。平地踩踏時，隨著距離拉長疲勞程度漸增，後變可以降檔維持迴轉速固定（速度當然就降低了），以讓心臟與肌肉得到休息。同理，跑山路爬坡時，降低檔位也可讓騎士的迴轉速維持在一定的水準。
理論與原理先講到這邊，接下來我們來談一下實際操作變速器的技巧，我們以27速登山車為例說明，其他速別請類推：
一般是左手操作前變速器，右手操作後變速器
拿到新車時，可以讓後輪騰空，轉動踏板，操作變把，觀察看看前、後變速器的運作狀況
新手騎乘平路時大盤可以掛在中間齒盤，飛輪大概是在6-8盤的位置
大盤進一檔，飛輪退二檔，約和現在踏感大致相當，例如2x8變至3x6，踏感大致相當，當調整大盤檔位的時候，是「趨勢」改變的時候。假設正要衝刺，則大盤要升檔，若要開始省力一點騎（例如爬坡），大盤要降檔
當停紅綠燈時，可以將後變調降2-3個檔位，啟動時可以較輕鬆
爬坡時，一開始可以先試試2x5，2x4，爬不太動再切至1x4，1x3，1x2，1x1
爬坡時，先變好檔位，並踩動鏈條正確變檔，變檔時最好要有一定的迴轉速，不要在重踩時變檔，否則鏈條容
易斷掉
盡量不要讓鏈條處於「歪斜」的檔位過久，例如1x7、8、9或3x1、2、3。這在實作上也很容易，因為大盤打到檔位3，表示要衝刺速度，飛輪不太會掛1、2、3（大齒盤），而大盤打到檔位1，表示要爬坡，飛輪不太會掛7、8、9（小齒盤）
下坡時，因為速度較快，為了避免踩空，往往需要變速到較大的檔位，例如3x9，但是要注意，往往下坡後緊接著是上坡，當下坡速度產生的動能因上坡而逐漸消失之際，應做好換到低檔的準備，以免速度太低時換檔會變成重踩
要測試低速檔，例如1x1時，又沒有坡可測試，可以壓住剎車踩動
21速或24速車種，並不表示較不利於爬坡（還是要算最小齒比啦），只不過，變速沒有像27速那麼「綿密」
補充：
反向式後變：一般的後變速系統採正向設計，當變速線旋緊時飛輪切換至較大齒盤，也就是降檔，而反向式後變的操作正好相反，利基在於爬坡時的變速較為省力
Mega Range：某些21速自行車機種會配備Shimano Mega Range飛輪，此套飛輪的最後一盤異常大，有利於爬陡坡。但是變檔的綿密性與27速機種仍有一段差距。
Gear Inch：將「踏感」實際量化的數據，與齒比和輪徑有關。
感謝25樓HenryV4兄提供Gear Inch解釋網站與試算軟體網址，有興趣的車友可以下載計算自己愛車的數據，一般數據在40～60的檔位數於一般踩踏重量，低於40是輕踩，高於60是重踩，數據可以說明您的愛車檔位設計是爬坡型（登山車系），還是競速型（公路車系）。
Gear Inch網頁
Gear Inch試算軟體
以下是小弟Fuji Tahoe V登山車，Deore大盤（44/32/22T）、飛輪（11-34T）規格得到的數據：
| 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
| 3 | 101 | 85 | 74 | 65 | 55 | 48 | 42(不建議) | 37(不建議) | 32(不建議) |
| 2 | 73(不建議) | 62 | 53 | 47 | 40 | 35 | 31 | 26 | 23(不建議) |
| 1 | 50(不建議) | 42(不建議) | 37(不建議) | 32 | 27 | 24 | 21 | 18 | 16 |
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