В результате при движении тепловоза на подъем сила тяги из-за увеличения сопротивления поезда должна возрасти, а скорость (чтобы дизель не перегрузился) уменьшиться; при движении по равнинному профилю благодаря уменьшению сопротивления поезда сила тяги упадет, а скорость должна увеличиться. Описанная передача называется механической. Благодаря своей простоте и невысокой стоимости такие передачи нашли широкое применение на автомобилях, тракторах, мотоциклах, а также на мотовозах и автодрезинах, имеющих двигатели внутреннего сгорания небольшой мощности — до 220—370 кВт (300—500 л. с).

Дизели современных магистральных тепловозов развивают в несколько раз большие мощности (до 2940 кВт, или 4000 л. с. и более). Такую мощность передать с помощью набора зубчатых колес хотя принципиально и возможно, но практически трудно. Несмотря на это, попытки применить механическую передачу на тепловозах все же были. С такой передачей в 1924—1926 гг. был построен тепловоз ЭМХ3 с дизелем мощностью 775 кВт (1050 л. с). При трогании такого локомотива с места и для преодоления наиболее трудных участков пути машинист включал первую ступень передачи (первую пару зубчатых колес) с самым большим передаточным числом, увеличивая вращающий момент на колесах локомотива в наибольшее количество раз.