汽車起重機的主要機構有起升機構、旋轉機構、變幅機構和運行機構，以及臂架的伸縮機構和支腿收放機構。這些工作機構通常以內燃機作為原動機，傳動方式有機械傳動和液壓傳動。國外也有采用外接電源作為動力源，但不普遍。起重機的各工作機構及零部件都安裝在金屬結構上，金屬結構承受起重機的自重以及作業時的各種載荷。
　 機械式汽車起重機的工作原理是操縱控制裝置，通過各種機械零件（如齒輪、傳動軸、離合器和制動器等）的配合運動，將原動機的能量變成各機構的運動。現以QI－5型汽車起重機為例（見圖10－3）進行介紹，其傳動路線是：  
 

圖10－3 Q1-5型汽車起重機傳動系統

1-動力分路箱主動齒輪 2,3-齒輪 4,5-傘齒輪 6,7-換向離合器傘齒輪 8,9-動力分配箱圓柱齒輪 10-起升機構蝸輪減速箱
11-回轉機構蝸輪減速箱 12-回轉機構小齒輪 13-大齒圈
1．動力分路箱
　 動力分路箱位于變速箱和后橋之間，通過滑移齒輪離合器，將動力分為兩路，一路進入后橋，驅動運行機構，實現汽車起重機的行駛功能；另一路進入上車系統，提供起重各機構的動力。該離合器只能單向結合，使運行和起重不能同時進行。
2．圓錐齒輪減速器
　 圓錐齒輪減速器固定在車架上，通過一對錐形齒輪將動力由下車傳遞到上車。
3．動力分配箱
　 動力分配箱通過三個牙嵌式離合器，將傳遞到上車的動力分配給起升機構、變幅機構和旋轉機構。這三個機構可以單獨工作，也可以組合工作。
4．換向機構
　 換向機構由爪形離合件和三個傘形齒輪構成，功能是實現上車各機構的正反方向運動。下車將動力傳遞給離合器的軸，傘齒輪空套在離合器軸上。當離合器分別與上下傘齒輪結合時，可以實現起升機構的升降、變幅機構的仰附、旋轉機構的左右回轉。
　 旋轉機構的運動是由離合器來控制結合與分離的。當離合器結合時，由動力分配箱傳入的動力經過蝸輪減速器帶動小齒輪，與固定的中空大齒圈嚙合，從而帶動回轉上車部分作旋轉運動。蝸輪的力矩由極限力矩聯軸器制約，當臂架觸碰障礙物或由于旋轉力矩過大等原因造成超載趨勢時，通過極限力矩聯軸器的錐形摩擦輪打滑來防止過載。制動器控制機構運動停止。
　 起升機構和變幅機構的工作原理相似，當各自的離合器結合時，由動力分配箱傳入的動力經過蝸輪減速器帶動卷筒旋轉，收放鋼絲繩，實現起升機構升降吊物，變幅機構使臂架變幅。
　 因受汽車起重機裝配空間的限制，卷筒采用多層纏繞的光筒，制動器采用體積小、制動力矩大的常閉帶式支持制動器，以適應汽車起重機對元件體積小、結構緊湊的要求。