一、变速自行车的主要结构
变速自行车之所以能变速和省力，是因为它的中轴和后轴上各安装了一组大小不等的链盘。中轴的脚踏与大小不同的一组链盘构成了一个省力轮轴，这时的脚踏半径（轮半径）大于链盘半径（轴半径），所以骑车人在脚踏上施加一个较小的动力，就能在链盘上产生一个较大的力来驱动自行车的前进。
后轴中的车轮与一组大小不同的链盘（俗称“飞轮”）构成一个费力轮轴：用传递到飞轮上的力去驱动后车轮的转动而使自行车前进。
二、变速自行车的原理
骑车人加在脚踏上的动力通过“链盘”“放大”后，由链条传递给“飞轮”，“飞轮”再带动后车轮转动，从而驱动自行车前进。变速自行车就是利用了链盘与飞轮的齿数比的搭配不同而改变前进速度的。
当链盘的“大盘”与飞轮的“小飞”组合时，“大盘”转动一圈，“小飞”则会转动很多圈，这样“小飞”就会带动后车轮前进很远一段距离，因而此时车速最快。然而，此时由于脚踏的轮半径与“大盘”的轴半径相差不大，所以人加在脚踏上的动力在“大盘”上产生的力并不太大。即：此时车速虽然快了，但骑车人会付出较大的动力。
当链盘的“小盘”与飞轮的“大飞”组合时，“小盘”转动一圈，“大飞”转动的圈数不太多，这样“大飞”就带动的后车轮前进的距离不大，因而此时车速最慢。然而，此时由于脚踏的轮半径与“小盘”的轴半径悬殊很大，所以人加在脚踏上的动力在“小盘”上会产生很大的驱动力。即：此时车速虽然慢了，但骑车人付出的动力却最小。
