在带有齿轮变速的分段无级变速系统中，主轴的正、反启动与停止、制动是由电动机实现的，主轴变速则由电动机转速的无级变速与齿轮有级变速相配合来实现。通常采用液压拨叉和电磁离合器两种变速方式。

    1. 液压拨叉变速机构   液压变速机构的原理和形式。滑移齿轮的拨叉与变速液压缸的活塞杆连接，通过改变不同通油方式可以使三联齿轮获得三个不同的变速位置。当液压缸1通压力油，液压缸5卸压时，活塞杆带动拨叉3向左移动到极限位置，同时拨叉带动三联齿轮移到左端啮合位置，行程开关发出信号。当液压缸5通压力油而液压缸1卸压时，活塞杆2和套筒4一起向右移动，套筒4碰到液压缸5的端部之后，活塞杆2继续右移到极限位置，此时三联齿轮被拨叉3移到右端啮合位置，行程开关发出信号。当压力油同时进入左右两液压缸时，由于活塞杆2两端直径不同使活塞杆向左移动，活塞杆靠上套筒4的右端时，此时活塞杆左端受力大于右端，活塞杆不再移动，拨叉和三联齿轮被限制在中间位置，行程开关发出信号。

液压拨叉变速是一种有效的方法，但它需要配置液压系统。

    2. 电磁离合器变速   它是通过安装在传动轴上的离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现主轴的变速。变速机构简化，便于实现自动操作，并有现成的系统产品可供选用。

    对于小型数控机床，或主传动系统要求振动小、噪声低的数控机床，主传动通常采用带传动(图8-2b)，如J1PrimusCNC数控车床和XH754型加工中心主轴。传动带有平带、Ｖ带和齿带，以及多楔带等。

内置电动机主轴变速

将调速电动机与主轴合成一体（电动机转子轴即为机床主轴），这是近年来新出现的一种结构，这种变速方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出转矩小，电动机发热对主轴精度影响较大。