资源简介

教学目标 知识目标：了解液力变矩器的结构与功用；熟悉液力变矩器的工作原理；熟悉齿轮变速传动机构的结构和运动规律；掌握典型自动变速器的动力传递路线；掌握液压控制系统的结构与工作过程；熟悉电子控制系统的结构与工作过程；熟悉自动变速器常见故障的现象和原因。能力目标：能对液力变矩器进行检测；能对自动变速器进行拆装；能对自动变速器的零部件进行检修；能对自动变速器的常见故障进行维修。素质目标：沟通、协作能力；观察、信息收集能力；分析总结能力。良好的职业道德和严谨的工作作风
教学重点 自动变速器的动力传递路线、液压控制系统的结构与工作过程
教学难点 自动变速器的常见故障原因分析
教学手段 理实一体实物讲解小组讨论、协作
教学学时 26
教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释
项目四 自动变速器任务一 液力变矩器〖任务描述〗自动变速器是汽车底盘中最重要、最复杂的总成之一，它能够根据节气门开度、汽车行驶速度、挡位开关、水温传感器等多种参数的变化自行换挡。液力变矩器是自动变速器的重要组成部分，主要安装在发动机和自动变速器之间，用于传递动力。本任务主要介绍自动变速器的分类、组成、工作原理，液力变矩器的功用、组成、工作原理，典型液力变矩器的结构，液力变矩器的检修等内容。通过任务学习，掌握液力变矩器的维修方法。〖知识学习〗1.自动变速器1）自动变速器的分类（1）按结构和控制方式分。自动变速器按结构和控制方式的不同，可以分为机械式自动变速器、无级自动变速器和液力式自动变速器。（2）按车辆驱动方式分。自动变速器按车辆驱动方式的不同，可以分为自动变速器和自动变速驱动桥。自动变速器用于发动机前置后轮驱动的布置形式，变速器与主减速器、差速器分开；而自动变速驱动桥用于发动机前置前轮驱动的布置形式，变速器与主减速器、差速器制成一个总成。（3）按自动变速器前进挡的挡位数分。按照自动变速器选挡杆置于前进挡时挡位数的不同，可以分为四挡、五挡、六挡等，目前比较常见的是四挡和五挡自动变速器，在某些高级轿车中采用六挡自动变速器。2）液力式自动变速器的基本组成和工作原理（1）基本组成。液力式自动变速器主要由液力变矩器、行星齿轮变速器、液压控制系统、冷却滤油装置等组成。（2）工作原理。如图4-1所示为液控液力式自动变速器的组成和原理示意图。图4-1 液控液力式自动变速器的组成和原理示意图3）自动变速器选挡杆的使用 P位：驻车挡。R位：倒挡。N位：空挡。D位：前进挡。2位：高速发动机制动挡。1位（也称L位）：低速发动机制动挡。2.液力变矩器1）液力变矩器的功用和组成（1）液力变矩器的功用。①传递转矩。②无级变速。③自动离合。④驱动油泵。（2）液力变矩器的组成。液力变矩器是汽车传动系统的重要组成部分，安装在发动机与自动变速器之间，是发动机与汽车传动系统之间传递动力的部件。液力变矩器主要由泵轮、涡轮、导轮等组成。2）液力变矩器的工作原理（1）动力的传递。液力变矩器工作时，壳体内充满ATF，发动机驱动壳体带动泵轮旋转，泵轮的叶片将ATF带动起来，并冲击到涡轮的叶片。如果作用在涡轮叶片上的冲击力大于作用在涡轮上的阻力，涡轮将开始转动，并使机械变速器的输入轴一起转动。由涡轮叶片流出的ATF经过导轮后再流回泵轮。（2）转矩的放大。（3）无级变速。3）典型液力变矩器典型液力变矩器主要由泵轮、涡轮、带单向离合器的导轮及带减振器总成的锁止离合器组成。（1）单向离合器。单向离合器又称为自由轮机构、超越离合器，其功用是实现导轮的单向锁止，即导轮只能顺时针转动，使得液力变矩器在高速区实现耦合传动。常见的单向离合器有楔块式和滚柱式两种结构形式。（2）锁止离合器。锁止离合器可以将泵轮和涡轮直接连接起来，即将发动机与机械变速器直接连接起来，这样提高了液力变矩器的传动效率，从而提高了汽车的燃油经济性。锁止离合器压盘以花键与涡轮前端连接，压盘的前面和变矩器前内表面黏结有摩擦材料。锁止离合器都装有扭转减振器，动力通过其上的一组减振弹簧传递。任务二 齿轮变速传动装置〖任务描述〗自动变速器的齿轮变速传动装置是自动变速器实现变速的物质基础，主要包括齿轮机构和换挡执行元件两部分。本任务主要介绍单排行星齿轮机构的结构、运动规律，自动变速器换挡执行元件的结构与工作原理，辛普森式、拉威娜式行星齿轮变速器的结构、动力传递路线，自动变速器的拆装与检修等内容。通过任务的学习，掌握齿轮变速传动装置的维修方法。〖知识学习〗1.单排行星齿轮机构1）结构单排行星齿轮机构主要由4个基本元件组成，即太阳轮、齿圈、行星架和行星轮。单排行星齿轮可提供降速挡、超速挡、直接挡、倒挡和空挡。2）运动规律根据能量守恒定律，由作用在单排行星齿轮机构各元件上的力矩和结构参数，可以得出表示单排行星齿轮机构运动规律的特性方程式为n1+αn2-(1+α)n3=0式中，n1为太阳轮转速；n2为齿圈转速；n3为行星架转速；α为齿圈齿数z2与太阳轮齿数z1之比，即α=z2/z1，且α＞1。2.自动变速器换挡执行元件离合器主要由离合器鼓、活塞、主动摩擦片、从动钢片、回位弹簧等组成。其功用是连接轴和行星齿轮机构中的元件或连接行星齿轮机构中的不同元件。2）制动器制动器有片式和带式两种形式。片式制动器与离合器的结构和原理基本相同，不同之处是离合器是起连接作用而传递动力，而片式制动器是通过连接而起制动作用。制动器的功用是固定行星齿轮机构中的元件，防止其转动。3.辛普森式行星齿轮变速器1）四挡辛普森行星齿轮变速器的结构图4-17 四挡辛普森行星齿轮变速器的结构简图2）四挡辛普森行星齿轮变速器各挡动力传递路线4.拉威娜式行星齿轮变速器1）拉威娜式行式星齿轮机构的组成图4-26 拉威娜式行星齿轮机构2）四挡拉威娜式行星齿轮变速器各挡动力传递路线拉威娜式行星齿轮机构由三组离合器、两组制动器和一组单向离合器构成。三组离合器分别为K1连接输入轴和小太阳轮、K2连接输入轴与大太阳轮、K3连接输入轴与行星架；两套制动器分别为B1连接行星架与壳体（用于锁止行星架）、B2连接大太阳轮与壳体（用于锁止大太阳轮）；单向离合器F用于防止行星架逆时针方向旋转。任务三 液压控制系统〖任务描述〗液压控制系统担负着对液力传动装置提供传动介质的作用。汽车行驶中根据驾驶员的要求和行驶条件的需要，控制液压离合器和制动器的工作状况来实现行星齿轮变速器的自动换挡。本任务主要介绍液压控制系统的功用、分类、组成、工作原理，液压控制系统主要元件的结构与工作原理，液压控制系统的检修等内容。通过任务学习，掌握液压控制系统的维修方法。〖知识学习〗1.液压控制系统的功用2.液压控制系统的分类液压控制系统分为全液压控制系统和电子控制液压系统两种。3.液压控制系统的组成和工作原理1）液压控制系统的基本组成液压控制系统的基本组成包括动力源、执行机构和控制机构三大部分。2）液压控制系统的工作原理油泵将ATF从自动变速器油底壳经油泵加压泵出，并经主调压阀调压，形成具有一定压力的ATF，这个压力一般称为主油压（或管道压力）。主油压作用在节气门阀和速控阀上，分别产生与节气门开度和车速成正比的节气门油压和速控油压，并作用在各换挡阀上控制换挡阀动作。此外，节气门油压和速控油压同时反馈给主调压阀，用以调节主油压。主油压经过手动阀后作用在各换挡阀上，通过换挡阀的动作来切换油道，并使手动阀的主油压作用到不同的换挡执行元件（离合器、制动器）上，进而得到不同的挡位。主油压还作用到副调压阀上，分别把ATF送到油冷却器进行冷却，送到机械变速器相应元件处进行润滑，送到液力变矩器作为工作传力介质。4.液压控制系统的主要元件1）油泵油泵是液压控制系统的动力源，其作用是产生一定压力和流量的ATF，供给液力变矩器、液压操纵系统和行星齿轮机构，以便完成传动、控制、润滑和降温等任务。2）主调压阀主调压阀是主油路压力调节阀的简称，也称为第一调压阀，其作用是根据车速、节气门开度和选挡杆位置自动控制主油压（管道压力），保证液压系统油压稳定。3）节气门阀节气门阀的功用是产生与节气门开度成正比的控制油压（节气门油压），传给主调压阀和换挡阀，从而控制主油压和换挡。4）速控阀速控阀又称调速器或速度调压阀，它的功用是产生与车速成正比的控制油压（速控油压），传给换挡阀，以便控制换挡5 ）强制降挡阀强制降挡阀的作用是实现加速超车，当节气门开度大于85%时，使自动变速器在当前挡位降一挡。6）换挡阀换挡阀的作用是根据换挡控制信号或油压，切换挡位油路，以实现两个挡位的转换。换挡阀直接与换挡控制元件（离合器、制动器）相通，当换挡阀动作后，会切换相应的油道以便给相应挡位的离合器和制动器供油，得到所需要的挡位。7）手动阀手动阀与驾驶室内的选挡杆相连，以控制各挡位油路的转换阀。任务四 电子控制系统〖任务描述〗电子控制系统将自动变速器的各种控制信号输入电子控制单元（ECU），经ECU处理后发出控制指令，控制液压系统中的各种电磁阀实现自动换挡。本任务主要介绍电子控制系统的组成与工作原理，传感器、控制开关、执行器和电子控制单元的结构与工作原理、检修等内容。通过任务学习，掌握电子控制系统的维修方法。〖知识学习〗1.电子控制系统的组成与工作原理图4-55 自动变速器电子控制系统的组成2.传感器和控制开关1）节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门体上，用于检测节气门开度的大小，并将数据传送给ECU，ECU根据此信号判断发动机负荷，从而控制自动变速器的换挡、调节主油压和控制锁止离合器。节气门位置信号相当于液控自动变速器中的节气门油压。2）车速传感器常见的车速传感器为电磁式车速传感器，主要由永久磁铁、电磁感应线圈、转子等组成。转子一般安装在变速器输出轴上，永久磁铁和电磁感应线圈安装在变速器壳体上。当输出轴转动时，转子也转动，转子与传感器之间的空气间隙发生周期性变化，使电磁感应线圈中磁通量也发生变化，从而产生交流感应电压，并输送给ECU。ECU根据交流感应电压脉冲频率大小计算车速，并以此控制自动变速器的换挡。3）冷却液温度传感器冷却液温度传感器一般都是一个负温度系数的热敏电阻，即温度升高，电阻下降。发动机ECU在THW端子接收到一个与冷却液温度成正比的电压信号，从而得到冷却液的温度信号。4）模式选择开关模式选择开关是供驾驶员选择所需要的行驶或换挡模式的开关。大部分车型都具有常规模式（N或NORM）和动力模式（P或PWR），有些车型还有经济模式（E或ECO）。自动变速器ECU根据所选择的行驶模式执行不同的换挡程序，控制换挡和锁止正时。如选择动力模式，自动变速器会推迟升挡，以提高动力性；而选择经济模式，自动变速器会提前升挡，以提高经济性；常规模式介于二者之间。5）空挡起动开关空挡起动开关有两个作用，一是给自动变速器ECU提供挡位信息，二是保证只有选挡杆置于P或N位才能起动发动机。6）OD开关OD开关（超速挡开关）一般安装在选挡杆上，由驾驶员操作控制，可以决定自动变速器是否有超速挡。7）制动灯开关自动变速器ECU通过制动灯开关检查是否踩下制动踏板，如果踩下制动踏板，ECU会取消锁止离合器的工作。3.执行器1）开关式电磁阀开关式电磁阀的作用是开启或关闭液压油路，通常用于控制换挡阀和部分车型锁止离合器的工作。开关式电磁阀由电磁线圈、衔铁、阀芯等组成。2）占空比式电磁阀占空比是指一个脉冲周期中通电时间所占的比例（百分数），占空比式电磁阀与开关式电磁阀类似，也是由电磁线圈、滑阀、弹簧等组成。4.电子控制单元1）换挡控制汽车在某个特定工况下都有一个与之对应的最佳换挡时刻，使汽车发挥出最好的动力性和经济性。汽车行驶过程中，自动变速器ECU根据模式选择开关信号、节气门开度信号、车速信号等参数来打开或关闭换挡电磁阀，从而打开或关闭通往离合器、制动器的油路，使变速器升挡或降挡。2）锁止离合器控制自动变速器ECU将各种行驶模式下锁止离合器的工作方式编程存入存储器，然后根据各种输入信号控制锁止离合器电磁阀的通、断电，从而控制锁止离合器的工作。（1）锁止离合器工作的条件。（2）锁止的强制取消。任务五 自动变速器的故障诊断〖任务描述〗随着行驶里程的增加，汽车自动变速器的齿轮传动机构出现不同程度的磨损，液压控制系统、电子控制系统也会出现各种故障，使自动变速器无法正常工作。本任务主要介绍自动变速器常见故障的现象和原因、故障诊断与排除方法等内容。通过任务学习，掌握自动变速器常见故障的维修方法。〖知识学习〗1.换挡冲击大故障现象：（1）起步时，选挡杆从P或N位挂入D或R位时汽车会有明显的振动。（2）行驶中，自动变速器升挡的瞬间，汽车也会有明显的冲击。 2.升挡过迟 故障现象（1）在汽车行驶过程中，自动变速器升挡的车速明显偏高，升挡时发动机的转速也明显高于正常值。（2）须采用提前升挡的操作方法（松开加速踏板）才能使自动变速器升入高挡或超速挡。 3.发动机怠速熄火 故障现象：（1）发动机在怠速时，自动变速器由N或P位挂入D或R位时，发动机会立即熄火。（2）在D或R位行驶中，踩下制动踏板停车时，发动机熄火。 4.变速器打滑 故障现象：（1）在起步踩下加速踏板时，发动机转速上升很快但车速上升缓慢。（2）在加速时，发动机转速很高但车速不能很快提高。（3）在上坡时，汽车行驶无力，但发动机的转速却很高。 5.无超速挡 故障现象：汽车在行驶中，车速已达到超速挡工作范围，但自动变速器不能从3挡升入超速挡。采用提前升挡（即松开加速踏板几秒钟再踩下）的方法也不能升入超速挡。 6.不能升挡 故障现象：汽车行驶中，自动变速器始终在1挡，不能升入2挡，或虽能升入2挡，但不能升入3挡和超速挡。 7.无前进挡 故障现象：操纵手柄置于D位时不能起步，在2（S）或L位时则可以起步，挂入倒挡也能行驶。 8.无倒挡 故障现象：汽车挂前进挡时能正常行驶，但挂入倒挡时不能行驶。 9.不能强制降挡 故障现象：汽车在高挡行驶时，用突然将加速踏板踩到底的方法不能使自动变速器立即降低一个挡位，导致汽车加速无力。 10.频繁跳挡 故障现象：汽车在行驶中，加速踏板没有动，但经常会出现突然降挡，降挡后发动机转速异常升高，并产生换挡冲击。 11.汽车不能行驶 故障现象：选挡杆置于倒挡或任一前进挡，汽车均不能行驶或冷车起动后汽车能行驶一小段路程，但热车状态下汽车不能行驶。 12.变速器油易变质故障现象：更换后的变速器油在较短的时间内变质或变速器油温度过高（变速器油有焦味或可从加油口看到冒烟）。 13.无发动机制动作用 故障现象;汽车在行驶过程中，自动变速器选挡杆在2（S）或L位时，松开加速踏板，发动机转速降至怠速，但汽车减速不明显；下坡时，自动变速器在2（S）或L位无发动机制动作用。 明确任务，在任务驱动下开始教学。熟悉液力变矩器的工作原理。掌握典型自动变速器的动力传递路线。明确任务，在任务驱动下开始教学。区分片式制动器和带式制动器。结合图片，讲解各挡动力传递路线。明确任务，在任务驱动下开始教学。掌握液压控制系统的结构与工作原理。结合图片及动画，讲解液压控制系统的主要元件。明确任务，在任务驱动下开始教学。熟悉电子控制系统的结构与工作原理。明确任务，在任务驱动下开始教学。教师描述故障现象，学生结合成小组讨论分析故障原因，并进行总结。
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