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1【课题】活动1电控自动变速器液力和机械传动装置故障的诊断【情景描述】装备自动变速器的汽车，当汽车出现不能起步或不能正常行驶时，可能自动变速器的液力和机械传动装置等有故障，需要进行诊断分析并加以排除，以恢复自动变速器性能。此项工作要求掌握电控自动变速器液力和机械传动装置的工作原理和故障诊断方法。【教材版本】吕坚.汽车运用与维修专业课程改革试验教材——汽车故障诊断.北京：高等教育出版社，2009【教学目标】知识目标：通过讲解与演示，知道电控自动变速器液力和机械传动装置主要元件的功用、构造与原理；知道故障诊断的基本流程。能力目标：通过演示与实训，使学生会正确检查电控自动变速器液力和机械传动装置，诊断故障。情感目标：渗透专业学习与实际相结合的思想，从而激发学生学习专业课的兴趣。【教学重点、难点】教学重点：电控自动变速器液力和机械传动装置主要元件的结构与原理。教学难点：电控自动变速器液力和机械传动装置故障诊断。【教学媒体及教学方法】本节课通过使用理论—-实操一体化的教学方法，调动学生的学习积极性，注重培养学生观察分析、实践动手能力，针对不同的学生采用因材施教的方法，使全体学生在任务引领下的学习中都能有所收获。2使用教材项目五活动1，使用电控自动变速器台架和诊断、检测仪器实物和投影仪播放的多媒体演示素材。本节内容可大体分为三部分，对每一部分内容结合采用讲授法、演示法、实习操作等不同的教学方法。一是通过演示，讲授电控自动变速器液力和机械传动装置主要元件的结构与原理；二是通过演示法、实习操作使学生进一步熟悉、理解和掌握电控自动变速器液力和机械传动装置主要元件故障诊断的流程以及检测操作。【课时安排】6课时（270分钟）【教学建议】教学采用理实一体化方法，在教学过程中应交替使用自动变速器实物、多媒体和教材。根据学生基本情况及学习中的总体反应，加强和学生的互动，使学生积极地参与到教学活动中来。【教学过程】一、导入（15分钟）自动变速器是根据液力动压原理设计的一种液力传动装置。它可以根据发动机的负荷和转速，以及车速等参数进行自动变换档位，而不需要驾驶员手动换档和操纵离合器。1、自动变速器的特点自动变速器通常与液力变矩器一起使用，通过利用液力传动的特点，来弥补机械变速器的不足，使其操纵简捷，工作可靠。与机械变速器相比，自动变速器具有以下优点：（1）操纵简便省力，有利于提高行车安全性3（2）可以提高发动机和传动系的使用寿命（3）提高了汽车的平稳性和乘坐舒适性（4）提高了汽车的动力性和平均车速（5）可以降低发动机排放的污染2、自动变速器的分类（1）按汽车的驱动方式分1)前置前驱动自动变速器（FF型或FWD型）。该变速器通常还装备主减速器和差速器，又称变速驱动桥。这种自动变速器是一个输入（发动机动力输入），两个输出（驱动两侧前轮）。2)前置后驱动自动变速器（FR型或RWD型）。发动机呈纵向布置，该自动变速器是一个输入（发动机动力输入），一个输出（驱动传动轴）。（2）按控制方式分自动变速器的换档控制是根据两个最主要的换档信号——发动机负荷（节气门开度）和汽车车速。由于这两个信号的采集方式的不同，自动变速器换档控制有以下几种方式。1)液压控制。液控式自动变速器的换档信号采集都采用液压和机械的方式，其换档控制也是通过液压阀的动作来实现的。2)电子控制。电控式自动变速器中，用电子传感器取代液压和机械元件来采集换档信号，其换档控制则是通过电磁阀和液压阀的共同作用来完成的。二、新授（120分钟）1．自动变速器的组成和基本原理（15分钟）教师分析讲解：现代汽车采用的电控自动变速器一般由液力变矩器、齿轮变速机构、液压控制系统和电子控制系统四大部分组成。4电子控制自动变速器（ECT）的基本工作原理：ECT采用节气门位置传感器和车速传感器来反映发动机负荷和汽车车速，并把所获得的信息以电信号的形式传输给电控装置（ECU）。ECU通过操纵液控系统内的电磁阀工作，去控制换档阀的位置，打开或关闭通往行星齿轮机构中执行元件（离合器和制动器）的油路，并操纵其动作，从而实现自动换档。教师演示：通过多媒体教学片和自动变速器台架，讲解自动变速器的组成和基本原理。2．液力变矩器的作用、结构和原理（25分钟）教师演示：手持液力变矩器的实物和投影仪播放的多媒体演示素材，运用演示法讲解结构组成和工作原理。（1）液力偶合器的结构与原理液力偶合器装在发动机和自动变速器之间，有传递转矩和离合等作用。其基本工作原理是以液压油为工作介质，把发动机的机械能转换为液压能，并将这种液压能再转换为机械能，通过输出装置传递给变速器。液力偶合器由泵轮、涡轮及外壳组成。由于液力偶合器在工作时，工作液在循环流动过程中，没有得到任何其他附加外力，故在涡轮上所得到的转矩与发动机作用于泵轮上的转矩相等。即液力偶合器只能传递转矩，而不能改变转矩大小。要点：由于液力偶合器在工作时是利用泵轮旋转将工作液压入涡轮使涡轮跟着旋转的，所以涡轮的转速总是小于泵轮的转速。（2）液力变矩器的结构与原理液力变矩器不仅能传递转矩，而且能在泵轮转矩不变的情况下，随着涡轮的转速不同自动地改变涡轮轴输出转矩的数值，故能起变矩作用。5与液力偶合器相比，液力变矩器在结构上除了旋转的泵轮和涡轮外，还增设了导轮。当油液离开泵轮冲击涡轮时，把油液能量传递给涡轮并使其转动，与此同时流经涡轮的油液从中间流出，撞击导轮叶片的正面（此时单向离合器锁止），油液受到导轮正面叶片的阻挡，而产生液流的折射，返回到泵轮叶片上，起到了帮助发动机转动泵轮的作用，从而增大了涡轮的输出转矩，可以使变矩器的输出转矩提高两倍甚至更多，转矩的增大值与汽车的车速有关。要点：当车速提高后，由于涡轮液流方向的改变，涡轮的油液会冲击导轮叶片的反面而减小转矩的输出，此时导轮单向离合器释放，导轮空转而避免了负面影响。（3）单向离合器和锁止离合器的结构与原理为使变矩器在低速区自动变矩，在高速区使导轮顺时钟自由转动，减小导轮背面对涡轮的有害反作用力，单向离合器被广泛采用，它可使传动效率提高到95％，结构参见齿轮变速机构。锁止离合器的作用是自动地将涡轮与泵轮刚性地锁止在一起，使发动机动力直接传给变矩器输出轴从而避免变矩器的液力损失，提高了变矩器在高速工况下的传动效率。锁止离合器位于涡轮前端，由锁止活塞、减振盘和涡轮传动板等组成。车辆低速行驶时，变矩器油经输入轴中心油道进人锁止离合器前部，由于涡轮传动板前、后两侧压力相等，故锁止离合器分离。车辆高速行驶时，变矩器油经输入轴中心油道和导轮轴从锁止离合器前部排出。在压力差的作用下，锁止活塞向前移动压靠在前盖上，锁止离合器接合，泵轮和涡轮作为一个整体部件旋转，提高了高速时变矩器的传动效率。要点：单向离合器是机械式结构，锁止离合器是由ECU指令电磁阀控制液压6油路来实现的。学生复习：采用互动式教学，选取部分学生表述液力变矩器、单向离合器和锁止离合器的作用、结构组成和工作原理。3．齿轮变速机构的作用、结构和传动原理（60分钟）教师演示：手持不同型式的齿轮变速机构实物和投影仪播放的多媒体演示素材，运用演示法讲解结构组成和传动原理。液力变矩器虽能在一定范围内自动地、无级地改变转矩比，但它的变矩能力和传动效率难以满足现代汽车实际使用需要，所以在现代汽车上广泛采用液力变矩器和行星齿轮变速机构组合而成的液力机械变速器。（1）单排行星齿轮机构的结构与原理单排行星齿轮机构由太阳轮（中心齿轮）、行星齿轮和齿圈三个基本构件组成。太阳轮位于整个机构的中心，与行星齿轮相啮合，与行星齿轮同时啮合的还有最外圈的齿圈，通常3～4个对称布置的行星齿轮用—个行星齿轮架连接。行星齿轮机构在工作中，太阳轮、行星齿轮架和齿圈三个构件具有同一旋转轴线。在这三个构件中只要任选两个构件，并分别与主动轴(输入轴)和从动轴(输出轴)相连，将另—构件强制固定(称制动)而使其运动受约束，则整个行星齿轮机构即以一定传动比传递动力。改变行星齿轮机构的连接和制动可获得多种不同的传动方案。现代汽车的自动变速器为了能增加行星齿轮机构的转矩变化的范围，常采用几排行星齿轮机构组合，其工作原理与单排行星齿轮机构相同，后续讲述。行星齿轮机构的执行元件主要有离合器、制动器和单向离合器。离合器的作用使轴与行星齿轮机构相连，用以动力传递。制动器连接变速器壳体和行星齿轮机构，用于固定行星齿轮机构中某一构件。7在自动变速器中有好几个起不同作用的离合器和制动器，虽然形状各有差异，但基本结构却是一样的，其结构形式都为湿式多片式，通常由钢片、摩擦片、活塞、活塞回位弹簧和毂所组成。用于固定行星齿轮机构的制动器的另一种形式为带式制动器。环状制动带套在毂的外圆表面上，制动带一端被固定，另一端通过顶杆与活塞接触。单向离合器是一种单方向固定装置。在自动变速器中常用的单向离合器有两种型式：滚柱式和凸块式。超越式离合器的机构型式与单向离合器完全相同。但超越式离合器的内外圈分别和运动的机件相连，它的所谓“锁止”或“超越”不仅取决于内外圈的旋转方向，而且取决于内外圈的相对速度。超越式离合器一般安装位置是介于输入动力和行星齿轮机构某构件之间，其功能类似于多片离合器，但区别在于超越式离合器是纯机械控制。要点：单排行星齿轮机构中，太阳轮齿数最少，齿圈第二，行星齿轮架齿数最多（当量齿数，通过转速传递的计算获得）。（2）复合式行星齿轮机构的结构与原理为满足所需的档位和速比，通常用多个行星排来组合成复合式行星齿轮机构。尽管目前自动变速器品种、规格很多，但是典型化的基本结构型式主要有三种：辛普森式行星齿轮机构、串联式行星齿轮机构和拉维奈行星齿轮机构。1）辛普森（SIMPSON）式行星齿轮机构辛普森式行星齿轮机构广泛应用于电控自动变速器中，它的特点是由两套参数完全相同的行星齿轮组构成；前、后两排行星齿轮组共用一个太阳轮；并且前排行星架和后排齿圈为同一构件，与输出轴相连。辛普森式行星齿轮机构可组成三个前进档和一个倒档。8以TOYOTA公司的A340E型电控自动变速器为例：其行星齿轮机构由三排行星齿轮组成，分别称为超速行星齿轮组、前排行星齿轮组和后排行星齿轮组，且前、后排行星齿轮构成辛普森式行星齿轮机构。①D档位一档。选档杆位于D档位，C0、F0、C1、F2执行元件动作。动力传递路线：OD输入轴→OD行星架→OD行星齿圈→输入轴→前离合器C1┌→太阳轮→后排行星轮→后排齿圈┐→前排齿圈→前排行星轮┤├→输出轴。└－――――→前排行星架――――┘②D档位二档。选档杆位于D档位，C0、F0、C1、B2、F1执行元件工作。动力传递路线：OD输入轴→OD行星齿轮架→OD行星齿圈→输入轴→前离合器C1→前排齿圈→前排行星轮→前排行星架（因太阳轮逆时针锁止）→输出轴。③D档位三档。选档杆位于D档位，C0、F0、C1、C2、B2等执行元件动作。动力传递路线：OD输入轴→OD行星齿轮架→OD行星齿圈→┌→前合器C1→前排齿圈→前排行星轮┐→输入轴┤├前排行星架→输出轴。└→直离接离合器C2→太阳轮→前排行星轮┘④D档位超速档。选档杆位于D档位并接通O/D开关，B0、C1、C2、B2等执行元件工作。动力传递路线：OD输入轴→OD行星架（B0将OD太阳轮制动）→OD行星齿┌→前离合器C1→前排齿圈→前排行星轮┐圈→输入轴┤├→前排行星架→输出轴。└→直接离合器C2→太阳轮→前排行星轮┘9⑤2档位二档。选档杆位于2挡位，变速器最多只能升至二档或从高速档(三档或超速档)强制降档，此时C0、F0、C1、B1、B2、F1等执行元件动作。变速器从一档升至二档时，其动力传递和传动比与D档位二挡工作时相同。当变速器被从高档位强制降到二档时，发动机转速降低，而传动系输出轴由于汽车惯性作用，转速比发动机曲轴转速要高，此时输出轴将倒拖发动机旋转，利用发动机消耗汽车传动系的能量，使汽车速度迅速降低，即实现发动机制动。⑥L档位一档。选档杆位于L挡位，变速器只能处于一档传动或被从高速档强制降到一档，此时C0、F0、C1、B3、F2等执行元件工作。由于一档传动比更大，因此发动机的制动效果得到更充分的发挥。⑦R档位。选档杆位于R档位时