(電控自動變速器液力和機械傳動裝置故障的診斷)教案

1、【課題】活動1 電控自動變速器液力和機械傳動裝置故障的診斷【情景描述】裝備自動變速器的汽車，當汽車出現(xiàn)不能起步或不能正常行駛時，可能自動變速器的液力和機械傳動裝置等有故障，需要進行診斷分析并加以排除，以恢復自動變速器性能。此項工作要求掌握電控自動變速器液力和機械傳動裝置的工作原理和故障診斷方法?！窘滩陌姹尽繀螆?汽車運用與維修專業(yè)課程改革試驗教材汽車故障診斷.北京：高等教育出版社，2009【教學目標】知識目標：通過講解與演示，知道電控自動變速器液力和機械傳動裝置主要元件的功用、構造與原理；知道故障診斷的基本流程。能力目標：通過演示與實訓，使學生會正確檢查電控自動變速器液力和機械傳動裝置，診斷故

2、障。情感目標：滲透專業(yè)學習與實際相結合的思想，從而激發(fā)學生學習專業(yè)課的興趣?！窘虒W重點、難點】教學重點：電控自動變速器液力和機械傳動裝置主要元件的結構與原理。教學難點：電控自動變速器液力和機械傳動裝置故障診斷?！窘虒W媒體及教學方法】本節(jié)課通過使用理論-實操一體化的教學方法，調動學生的學習積極性，注重培養(yǎng)學生觀察分析、實踐動手能力，針對不同的學生采用因材施教的方法，使全體學生在任務引領下的學習中都能有所收獲。使用教材項目五活動1，使用電控自動變速器臺架和診斷、檢測儀器實物和投影儀播放的多媒體演示素材。本節(jié)內容可大體分為三部分，對每一部分內容結合采用講授法、演示法、實習操作等不同的教學方法。一是通

3、過演示，講授電控自動變速器液力和機械傳動裝置主要元件的結構與原理；二是通過演示法、實習操作使學生進一步熟悉、理解和掌握電控自動變速器液力和機械傳動裝置主要元件故障診斷的流程以及檢測操作。【課時安排】6課時（270分鐘）【教學建議】 教學采用理實一體化方法，在教學過程中應交替使用自動變速器實物、多媒體和教材。根據(jù)學生基本情況及學習中的總體反應，加強和學生的互動，使學生積極地參與到教學活動中來?！窘虒W過程】一、導入（15分鐘）自動變速器是根據(jù)液力動壓原理設計的一種液力傳動裝置。它可以根據(jù)發(fā)動機的負荷和轉速，以及車速等參數(shù)進行自動變換檔位，而不需要駕駛員手動換檔和操縱離合器。 1、自動變速器的特點自

4、動變速器通常與液力變矩器一起使用，通過利用液力傳動的特點，來彌補機械變速器的不足，使其操縱簡捷，工作可靠。與機械變速器相比，自動變速器具有以下優(yōu)點：（1）操縱簡便省力，有利于提高行車安全性（2）可以提高發(fā)動機和傳動系的使用壽命（3）提高了汽車的平穩(wěn)性和乘坐舒適性（4）提高了汽車的動力性和平均車速（5）可以降低發(fā)動機排放的污染2、自動變速器的分類（1）按汽車的驅動方式分 1) 前置前驅動自動變速器（FF型或FWD型）。該變速器通常還裝備主減速器和差速器，又稱變速驅動橋。這種自動變速器是一個輸入（發(fā)動機動力輸入），兩個輸出（驅動兩側前輪）。 2) 前置后驅動自動變速器（FR型或RWD型）。發(fā)動機呈

5、縱向布置，該自動變速器是一個輸入（發(fā)動機動力輸入），一個輸出（驅動傳動軸）。（2）按控制方式分自動變速器的換檔控制是根據(jù)兩個最主要的換檔信號發(fā)動機負荷（節(jié)氣門開度）和汽車車速。由于這兩個信號的采集方式的不同，自動變速器換檔控制有以下幾種方式。1) 液壓控制。液控式自動變速器的換檔信號采集都采用液壓和機械的方式，其換檔控制也是通過液壓閥的動作來實現(xiàn)的。 2) 電子控制。電控式自動變速器中，用電子傳感器取代液壓和機械元件來采集換檔信號，其換檔控制則是通過電磁閥和液壓閥的共同作用來完成的。二、新授（120分鐘）1自動變速器的組成和基本原理（15分鐘） 教師分析講解：現(xiàn)代汽車采用的電控自動變速器一般由

6、液力變矩器、齒輪變速機構、液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)四大部分組成。電子控制自動變速器（ECT）的基本工作原理：ECT采用節(jié)氣門位置傳感器和車速傳感器來反映發(fā)動機負荷和汽車車速，并把所獲得的信息以電信號的形式傳輸給電控裝置（ECU）。ECU通過操縱液控系統(tǒng)內的電磁閥工作，去控制換檔閥的位置，打開或關閉通往行星齒輪機構中執(zhí)行元件（離合器和制動器）的油路，并操縱其動作，從而實現(xiàn)自動換檔。 教師演示：通過多媒體教學片和自動變速器臺架，講解自動變速器的組成和基本原理。2液力變矩器的作用、結構和原理（25分鐘）教師演示：手持液力變矩器的實物和投影儀播放的多媒體演示素材，運用演示法講解結構組成和工作原理。（

7、1）液力偶合器的結構與原理液力偶合器裝在發(fā)動機和自動變速器之間，有傳遞轉矩和離合等作用。其基本工作原理是以液壓油為工作介質，把發(fā)動機的機械能轉換為液壓能，并將這種液壓能再轉換為機械能，通過輸出裝置傳遞給變速器。液力偶合器由泵輪、渦輪及外殼組成。由于液力偶合器在工作時，工作液在循環(huán)流動過程中，沒有得到任何其他附加外力，故在渦輪上所得到的轉矩與發(fā)動機作用于泵輪上的轉矩相等。即液力偶合器只能傳遞轉矩，而不能改變轉矩大小。要點：由于液力偶合器在工作時是利用泵輪旋轉將工作液壓入渦輪使渦輪跟著旋轉的，所以渦輪的轉速總是小于泵輪的轉速。（2）液力變矩器的結構與原理液力變矩器不僅能傳遞轉矩，而且能在泵輪轉矩不

8、變的情況下，隨著渦輪的轉速不同自動地改變渦輪軸輸出轉矩的數(shù)值，故能起變矩作用。與液力偶合器相比，液力變矩器在結構上除了旋轉的泵輪和渦輪外，還增設了導輪。當油液離開泵輪沖擊渦輪時，把油液能量傳遞給渦輪并使其轉動，與此同時流經渦輪的油液從中間流出，撞擊導輪葉片的正面（此時單向離合器鎖止），油液受到導輪正面葉片的阻擋，而產生液流的折射，返回到泵輪葉片上，起到了幫助發(fā)動機轉動泵輪的作用，從而增大了渦輪的輸出轉矩，可以使變矩器的輸出轉矩提高兩倍甚至更多，轉矩的增大值與汽車的車速有關。要點：當車速提高后，由于渦輪液流方向的改變，渦輪的油液會沖擊導輪葉片的反面而減小轉矩的輸出，此時導輪單向離合器釋放，導輪空

9、轉而避免了負面影響。（3）單向離合器和鎖止離合器的結構與原理為使變矩器在低速區(qū)自動變矩，在高速區(qū)使導輪順時鐘自由轉動，減小導輪背面對渦輪的有害反作用力，單向離合器被廣泛采用，它可使傳動效率提高到95，結構參見齒輪變速機構。鎖止離合器的作用是自動地將渦輪與泵輪剛性地鎖止在一起，使發(fā)動機動力直接傳給變矩器輸出軸從而避免變矩器的液力損失，提高了變矩器在高速工況下的傳動效率。鎖止離合器位于渦輪前端，由鎖止活塞、減振盤和渦輪傳動板等組成。車輛低速行駛時，變矩器油經輸入軸中心油道進人鎖止離合器前部，由于渦輪傳動板前、后兩側壓力相等，故鎖止離合器分離。車輛高速行駛時，變矩器油經輸入軸中心油道和導輪軸從鎖止離

10、合器前部排出。在壓力差的作用下，鎖止活塞向前移動壓靠在前蓋上，鎖止離合器接合，泵輪和渦輪作為一個整體部件旋轉，提高了高速時變矩器的傳動效率。要點：單向離合器是機械式結構，鎖止離合器是由ECU指令電磁閥控制液壓油路來實現(xiàn)的。學生復習：采用互動式教學，選取部分學生表述液力變矩器、單向離合器和鎖止離合器的作用、結構組成和工作原理。3齒輪變速機構的作用、結構和傳動原理（60分鐘）教師演示：手持不同型式的齒輪變速機構實物和投影儀播放的多媒體演示素材，運用演示法講解結構組成和傳動原理。液力變矩器雖能在一定范圍內自動地、無級地改變轉矩比，但它的變矩能力和傳動效率難以滿足現(xiàn)代汽車實際使用需要，所以在現(xiàn)代汽車上

11、廣泛采用液力變矩器和行星齒輪變速機構組合而成的液力機械變速器。（1）單排行星齒輪機構的結構與原理單排行星齒輪機構由太陽輪（中心齒輪）、行星齒輪和齒圈三個基本構件組成。太陽輪位于整個機構的中心，與行星齒輪相嚙合，與行星齒輪同時嚙合的還有最外圈的齒圈，通常34個對稱布置的行星齒輪用個行星齒輪架連接。行星齒輪機構在工作中，太陽輪、行星齒輪架和齒圈三個構件具有同一旋轉軸線。在這三個構件中只要任選兩個構件，并分別與主動軸(輸入軸)和從動軸(輸出軸)相連，將另構件強制固定(稱制動)而使其運動受約束，則整個行星齒輪機構即以一定傳動比傳遞動力。改變行星齒輪機構的連接和制動可獲得多種不同的傳動方案?，F(xiàn)代汽車的自

12、動變速器為了能增加行星齒輪機構的轉矩變化的范圍，常采用幾排行星齒輪機構組合，其工作原理與單排行星齒輪機構相同，后續(xù)講述。 行星齒輪機構的執(zhí)行元件主要有離合器、制動器和單向離合器。離合器的作用使軸與行星齒輪機構相連，用以動力傳遞。制動器連接變速器殼體和行星齒輪機構，用于固定行星齒輪機構中某一構件。在自動變速器中有好幾個起不同作用的離合器和制動器，雖然形狀各有差異，但基本結構卻是一樣的，其結構形式都為濕式多片式，通常由鋼片、摩擦片、活塞、活塞回位彈簧和轂所組成。用于固定行星齒輪機構的制動器的另一種形式為帶式制動器。環(huán)狀制動帶套在轂的外圓表面上，制動帶一端被固定，另一端通過頂桿與活塞接觸。單向離合器

13、是一種單方向固定裝置。在自動變速器中常用的單向離合器有兩種型式：滾柱式和凸塊式。超越式離合器的機構型式與單向離合器完全相同。但超越式離合器的內外圈分別和運動的機件相連，它的所謂“鎖止”或“超越”不僅取決于內外圈的旋轉方向，而且取決于內外圈的相對速度。超越式離合器一般安裝位置是介于輸入動力和行星齒輪機構某構件之間，其功能類似于多片離合器，但區(qū)別在于超越式離合器是純機械控制。要點：單排行星齒輪機構中，太陽輪齒數(shù)最少，齒圈第二，行星齒輪架齒數(shù)最多（當量齒數(shù)，通過轉速傳遞的計算獲得）。（2）復合式行星齒輪機構的結構與原理 為滿足所需的檔位和速比，通常用多個行星排來組合成復合式行星齒輪機構。盡管目前自動

14、變速器品種、規(guī)格很多，但是典型化的基本結構型式主要有三種：辛普森式行星齒輪機構、串聯(lián)式行星齒輪機構和拉維奈行星齒輪機構。1）辛普森（SIMPSON）式行星齒輪機構辛普森式行星齒輪機構廣泛應用于電控自動變速器中，它的特點是由兩套參數(shù)完全相同的行星齒輪組構成；前、后兩排行星齒輪組共用一個太陽輪；并且前排行星架和后排齒圈為同一構件，與輸出軸相連。辛普森式行星齒輪機構可組成三個前進檔和一個倒檔。以TOYOTA公司的A340E型電控自動變速器為例：其行星齒輪機構由三排行星齒輪組成，分別稱為超速行星齒輪組、前排行星齒輪組和后排行星齒輪組，且前、后排行星齒輪構成辛普森式行星齒輪機構。D檔位一檔。選檔桿位于D

15、檔位，C0、F0、C1、F2執(zhí)行元件動作。動力傳遞路線：OD輸入軸OD行星架OD行星齒圈輸入軸前離合器C1 太陽輪后排行星輪后排齒圈 前排齒圈前排行星輪 輸出軸。 前排行星架D檔位二檔。選檔桿位于D檔位，C0、F0、C1、B2、F1執(zhí)行元件工作。動力傳遞路線：OD輸入軸OD行星齒輪架OD行星齒圈輸入軸前離合器C1前排齒圈前排行星輪前排行星架（因太陽輪逆時針鎖止）輸出軸。D檔位三檔。選檔桿位于D檔位， C0、F0、C1、C2、B2等執(zhí)行元件動作。動力傳遞路線：OD輸入軸OD行星齒輪架OD行星齒圈 前合器C1 前排齒圈 前排行星輪輸入軸 前排行星架輸出軸。直離接離合器C2太陽輪前排行星輪 D檔位超

16、速檔。選檔桿位于D檔位并接通O/D開關， B0、C1、C2、B2等執(zhí)行元件工作。動力傳遞路線：OD輸入軸OD行星架（B0將OD太陽輪制動）OD行星齒前離合器C1前排齒圈前排行星輪圈輸入軸 前排行星架輸出軸。 直接離合器C2太陽輪前排行星輪2檔位二檔。選檔桿位于2擋位，變速器最多只能升至二檔或從高速檔(三檔或超速檔)強制降檔，此時C0、F0、C1、B1、B2、F1等執(zhí)行元件動作。 變速器從一檔升至二檔時，其動力傳遞和傳動比與D檔位二擋工作時相同。當變速器被從高檔位強制降到二檔時，發(fā)動機轉速降低，而傳動系輸出軸由于汽車慣性作用，轉速比發(fā)動機曲軸轉速要高，此時輸出軸將倒拖發(fā)動機旋轉，利用發(fā)動機消耗汽

17、車傳動系的能量，使汽車速度迅速降低，即實現(xiàn)發(fā)動機制動。L檔位一檔。選檔桿位于L擋位，變速器只能處于一檔傳動或被從高速檔強制降到一檔，此時C0、F0、C1、B3、F2等執(zhí)行元件工作。由于一檔傳動比更大，因此發(fā)動機的制動效果得到更充分的發(fā)揮。 R檔位。選檔桿位于R檔位時， C0、F0、C2、B3等執(zhí)行元件動作。動力傳遞路線：OD輸入軸OD行星齒輪架OD行星齒圈輸入軸直接離合器C2太陽輪后排行星輪（因后排行星架鎖定）后排齒圈（逆時針旋轉）輸出軸。N檔位和P檔位。選檔桿位于N或P檔位時，變速器處于空檔位置，對外不輸出動力，所不同的是在P檔位置時，輸出軸被固定而不能轉動，從而鎖住了驅動輪，故稱P檔為駐車

18、檔。自動變速器只有當變速選檔桿處于“N”或“P”檔位置時，才能起動發(fā)動機。要點：A340E型辛普森式電控自動變速器由三排行星齒輪來完成四個前進擋（含超速擋）和一個倒擋。其超速行星齒輪組的F0在傳遞動力過程中的作用與C0相同。學生復習：采用互動式教學，選取部分學生表述辛普森式行星齒輪機構的結構組成和傳動原理2）串聯(lián)式行星齒輪機構串聯(lián)式行星齒輪機構，是將兩組行星齒輪機構串聯(lián)在一起而形成的。其特征是：前排行星齒輪組的行星架與后排行星齒輪組的齒圈連成一體；而前排行星齒輪組的齒圈則與后排行星齒輪組的行星架連成一體。以SGM別克4T65E型自動變速器串聯(lián)式行星齒輪機構為例：4T65E是全自動四速前輪驅動電

19、控自動變速器，前、后兩排行星齒輪構成串聯(lián)式行星齒輪機構，可完成四個前進檔位（帶OD檔）和一個R檔。OD檔位1檔。選檔桿位于OD檔位，自動變速器處于1檔工作。輸入離合器和前進檔制動帶起作用，使輸入單向離合器和1-2檔單向離合器鎖止。動力傳遞路線：輸入軸輸入離合器輸入單向離合器前排太陽輪 前排齒圈（后排行星架） 前排行星輪 輸出軸。前行星架（后排齒圈）后行星輪后行星架OD檔位2檔。隨著車速的提高，變速器從1檔換入2檔。2檔離合器、輸入離合器和前進檔制動帶起作用， 1-2檔單向離合器繼續(xù)鎖止但輸入單向離合器處于超越狀態(tài)（當減速時，12檔制動帶的動作使后排太陽輪制動，即可實現(xiàn)發(fā)動機的制動作用）。動力傳

20、遞路線：輸入軸2檔離合器后排齒圈后排行星輪（因太陽輪鎖止）后排行星架輸出軸。OD檔位3檔。隨著車速的繼續(xù)提高，節(jié)氣門的開度也進一步增大，變速器升至3檔。2檔離合器和3檔離合器起作用，3檔單向離合器處于鎖止狀態(tài)。動力傳遞路線：輸入軸2檔離合器前排行星架齒圈前排行星輪（因前排太陽輪同向鎖止）前排齒圈輸出軸。OD檔位4檔。汽車在良好的道路上高速行駛時，變速器升至4檔（OD檔）。4檔離合器和2檔離合器作用；由于3檔單向離合器和12檔單向離合器都處于超越狀態(tài)，所以3檔離合器和前進檔制動帶雖然也接合但不起作用。動力傳遞路線：輸入軸前排行星架前排行星輪前排齒圈（因前排太陽輪制動）輸出軸R檔位。變速桿置于R檔

21、位時，倒檔制動帶和輸入離合器接合，輸入單向離合器處于鎖止狀態(tài)。動力傳遞路線：輸入軸輸入離合器輸入單向離合器前排太陽輪前排行星輪（因前排行星架固定）前排齒圈（反向旋轉）輸出軸（倒向行駛）。N檔位和P檔位的作用都是相同的。要點：4T65E型串聯(lián)式自動變速器有些擋位，超越離合器接合但不工作是為了換擋平順，且減少執(zhí)行件的磨損。由于該自動變速器與發(fā)動機平行橫置，因此齒輪變速機構的輸入軸旋向是逆時針的。學生復習：采用互動式教學，選取部分學生表述串聯(lián)式行星齒輪機構的結構組成和傳動原理3）拉維奈（RAVINNAUX）行星齒輪機構拉維奈式行星齒輪機構的特點：一個行星架上安裝互相嚙合的長、短兩套行星齒輪；短行星輪

22、分別與小太陽輪和長行星輪嚙合；長行星輪除與短行星輪嚙合，并且分別與大太陽輪和齒圈（輸出軸）嚙合；行星齒輪機構的大、小太陽輪和行星齒輪架都可作為動力的輸入元件；一副拉維奈行星齒輪機構可以構成四個前進檔和一個倒檔。 D1檔位。執(zhí)行元件狀態(tài)：前進檔離合器C1接合，前進單向離合器F2作用，1檔單向離合器F1作用。動力傳遞路線：輸入軸前進檔離合器C1前進單向離合器F2小太陽輪短行星輪長行星輪（行星架被F1逆時針鎖止）齒圈輸出軸D2檔位。執(zhí)行元件狀態(tài)：前進檔離合器C1接合，前進單向離合器F2作用，2、4檔制動器B1作用。 動力傳遞路線：輸入軸前進檔離合器C1前進單向離合器F2小太陽輪短行星輪長行星輪繞大太

23、陽輪順轉（大太陽輪固定）齒圈輸出軸D3檔位。執(zhí)行元件狀態(tài)：前進檔離合器C1接合、高檔離合器C4接合、前進檔單向離合器F2作用。 動力傳遞路線：輸入軸前進檔離合器C1前進檔單向離合器F2 高檔離合器C4 行星架 小太陽輪短行星輪長行星輪齒圈輸出軸 D4檔位。執(zhí)行元件狀態(tài)：高檔離合器C4接合，2、4檔制動器B1作用。 動力傳遞路線：輸入軸高檔離合器C4行星架長行星輪繞大太陽輪順轉（大太陽輪固定）齒圈輸出軸 R檔位。執(zhí)行元件狀態(tài)：倒檔離合器C2接合，低、倒檔制動器B2作用。 動力傳遞路線：輸入軸高倒檔離合器C2大太陽輪長行星輪逆轉（行星架固定）齒圈輸出軸（倒轉） L檔位。執(zhí)行元件狀態(tài)：前進檔強制離合

24、器C3接合，低、倒檔制動器B2作用。 動力傳遞路線：輸入軸前進檔強制離合器C3接合小太陽輪短行星輪長行星輪（行星架被B2雙向鎖止）齒圈輸出軸（有發(fā)動機制動作用）。要點：拉維奈式自動變速器的行星齒輪機構最為緊湊，兩排行星齒輪機構中減少了一個齒圈和一個行星架，且齒輪傳遞動力的過程可直接參照普通齒輪的傳動原理來分析。學生復習：采用互動式教學，選取部分學生表述拉維奈式行星齒輪機構的結構組成和傳動原理4電控自動變速器液力和機械傳動裝置的檢測與診斷（20分鐘）教師演示：運用電控自動變速器液力和機械傳動裝置實物和投影儀播放的多媒體演示素材，運用演示法講解檢測與診斷方法。（1）初步檢測1）檢測發(fā)動機怠速發(fā)動機

25、怠速應符合原廠規(guī)定。怠速過低，當選檔桿撥到檔位時，會因怠速不穩(wěn)而使車身產生振動，甚至使發(fā)動機熄火；怠速過高，則會產生換檔沖擊。2）檢測節(jié)氣門開度及信號 當加速踏板踩到底時，節(jié)氣門應處于全開位置。電控自動變速器，節(jié)氣門位置傳感器信號是確定自動變速器換檔點的主控信號之一，則當任意一個信號錯誤或無信號，都會使自變速器換檔點錯誤甚至不能換檔，檢測方法和參數(shù)參見電控發(fā)動機部分。3）檢查檔位開關當選檔桿位置在P檔或N檔位置，發(fā)動機不能起動，而在其它某一檔位上能夠起動，則必須檢查并調整空檔起動開關，或檢查并調整選檔手柄與檔位開關的連接位置。4）檢測ATF的數(shù)量和質量自動變速器中液面的高低及油況對變速器的性能

26、影響極大，若液面過低，油壓下降引起離合器、制動器不能平穩(wěn)可靠傳遞動力；若液面過高，則行星齒輪及其旋轉機件會對ATF產生強烈攪動作用。在檢查油液液面高度的同時，還應該進行油液狀況的檢查。油質是分析自動變速器內部問題的重要依據(jù)。正常情況下，ATF是紅色或粉紅色透明液體。如果油液的顏色、狀態(tài)、氣味、黏度發(fā)生了變化，說明自動變速器油已經變質。自動變速器油液變質的原因：過熱、ATF進水、摩擦片嚴重打滑、油面高度誤差過大、金屬零件過度磨損、密封件老化等。自動變速器很多不正常的損壞是由于油溫過高造成的。發(fā)動機達到正常溫度時，行駛10km左右，然后用儀器或用手檢測油底殼的油溫，ATF的正常油溫一般是85105。4T65E自動變速器ATF的檢查方法：（一般自動變速器的檢查方法）汽車停在水平路面上，并拉緊手制動。 發(fā)動機處于怠速運轉狀態(tài)。踩住制動踏板，將選檔手柄分別撥至各檔位并停留數(shù)秒鐘，最后置“P”檔。檢查油尺上的油面高度。若油溫低，油面高度應在油尺的“COOL”記號附近；若變速器油溫已達80時，則油底殼油面高度應達油