自动变速器行星齿轮变速机构一体化教学探讨

【摘 要】自动变速器行星齿轮机构教学，可通过实施一体化教学方法，使复杂的自动变速器行星齿轮变速传动机构的构造简单化，抽象的原理通俗化，从而明显提高教学效果。

【关键词】行星齿轮变速机构 一体化教学

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2012）04C-0146-02

一、自动变速器行星齿轮机构教学难点与教学要求

自动变速器构造与维修是汽车新结构技术教学的一个重要内容。目前，自动变速器普遍采用的是辛普森型、辛普森改进型、拉维娜型行星齿轮机构，如丰田A341E型自动变速器，就由一排超速行星齿轮和一组辛普森行星轮系构成。与平行轴变速器的齿轮机构相比,行星齿轮机构有其独有特点，表现在：第一，传动的原理较为复杂。行星轮自转又公转，传动比的计算较定轴轮系复杂。第二，传动的形式复杂。如桑塔纳2000系列轿车手动变速器采用的是三轴式变速器，传动的线路比较简单。单排行星轮系就有6种运动状态，而丰田A341E型自动变速器，动力从输入轴到输出轴要经历三排行星齿轮。第三，机构的结构复杂。平行齿轮变速机构结构较简单，行星轮系机构本身结构较复杂，同时，制造工艺高，集成度高，结构紧凑。第四，控制复杂。平行轴齿轮机构一个速度的获得，只要改变一组齿轮啮合就可实现，而行星轮系机构则要通过不同的离合器、制动器、单向离合器共同作用实现。由于存在以上特点，行星轮变速机构成为这门课程的一个教学难点。

自动变速器行星齿轮机构这个内容的教学要求如下：第一，知识目标要求学生懂得自动变速器行星齿轮机构各个元件的连接关系，学会画出行星齿轮机构的结构示意图，学会分析行星齿轮机构各个挡位的传动路线。第二，技能目标是初步懂得自动变速器行星齿轮机构的拆装方法；教学的重点难点是如何读懂结构示意图，行星齿轮机构各个挡位的传动路线的分析。

二、自动变速器行星齿轮变速机构一体化教学的实施

（一）让学生熟悉单排行星齿轮的运动规律

行星齿轮机构相对于定轴齿轮机构来说，因为包括行星齿轮及行星架而与定轴齿轮差别较大。在传动规律的理解上，由于行星架的齿数是一个假想齿数，无法用眼睛看到，所以比定轴齿轮的理解更复杂。在这一阶段的教学，应注重学生感官认识，最好能够拿到单排行星齿轮的教具或者在学校现有的自动变速器中拆出一组行星齿轮进行教学。

在分析单排行星齿轮机构传动规律之前，首先让学生思考：汽车变速器采用定轴齿轮或者行星齿轮机构的目的是什么？学生认真思考后，得出结论：构成不同的传动比及改变传动方向。不同的传动比构成了不同的挡位，以更好地与车辆的工况相适应。什么工况？例如，汽车起步时行驶阻力大，需要变速器放大发动机扭矩，此时变速器挡位的传动比应较大，降速增扭，便于起步。随着汽车车速的上升，汽车行驶阻力不断变小，此时应减小变速器传动比，增加车轮的转速，节省燃油。在汽车倒车时，应能通过变速器的齿轮机构改变车轮的行驶方向。

弄清楚了汽车为什么采用齿轮机构以后，下一步是使学生逐步建立行星齿轮机构的传动比及转向的概念。用一个单排行星齿轮机构的教具，把八种传动方案中的一种先演示给学生看，其他方案由老师指导，学生自己演示。由于一个班级的学生较多，为了保证教学效果，先把班级学生分成几个小组，每个小组选出组长，实行组长负责制。演示之前，先给学生布置任务；演示完毕后，每个小组都派代表将8种传动方案的规律进行总结。学生在动手演示过程中，能充分体验其中的乐趣，并不断思考验证各种传动方案的规律。最后阶段，由任课老师做总结，再让学生动手验证总结的正确性。总结见表1：

在总结单排行星齿轮8种运动规律后，就要强调对单排行星齿轮传动要有动力输出，行星排三元件中就发必须要有固定元件，而固定行星排的元件由什么完成？开始引入自动变速器换挡执行元件（离合器、制动器、单向离合器）结构和作用。

（二）促使学生认识变速齿轮机构各部件的连接关系

任课教师对自动变速器行星齿轮机构拆装进行操作演示，并在操作中讲解各零部件之间的连接关系，强调每组学生都要充分认识了解自动变速器变速机构的各零部件（太阳轮、齿圈、行星齿轮支架、输入轴、输出轴、离合器、制动器、单向离合器等）名称及其连接关系。在操作中有目的用离合器连接输入轴和太阳轮、齿圈、行星齿轮支架来突出离合器的作用（作输入元件）；用制动器连接变速器壳体和太阳轮、齿圈、行星齿轮支架来突出制动器的作用（作固定元件）；用单向离合器连接壳体和太阳轮、齿圈、行星齿轮支架来突出单向离合器的作用（作固定元件）；用输出轴连接齿圈、行星齿轮支架来突出输出轴的作用（作输出元件）。

（三）引导学生画出自动变速器的结构示意图

对于分析自动变速器的工作原理，变速器结构示意图是经常用到的，所以教会学生学会画结构示意图和看懂结构示意图是非常重要的。

在画结构示意图时一定要结合自动变速器实体，按各元件实际位置关系,老师边画边讲解，并用实物与示意图对比，让学生了解示意图上符号标识的意义，通过绘制自动变速器结构示意图,使复杂的构造变得简单了。下图为神龙公司富康轿车、爱丽舍轿车、赛纳轿车、毕加索轿车以及标致307轿车上应用AL4自动变速器的结构示意图。

C1-后排齿圈；C2-前排齿圈；PS1-后排行星架；PS2-前排行星架；P1-后排太阳轮；P2-前排太阳轮；E1-离合器E1；E2-离合器E2；F1-制动器F1；F2-制动器F2；F3-制动器F3；PP des-输出齿轮 （四）演示行星齿轮机构的传动工况

在现场结合实物，按所分析的换挡杆在PRND21位置时执行器工作情况，演示行星齿轮机构的传动情况。使传动过程清晰、原理具体化。

以AL4自动变速器为例分析换挡杆在D位时1档动力传递路线：

1档时，离合器E1接合，动力由输入轴传排太阳轮Pl，同时1-2档制动器F3工作，固定太阳轮P2，由后排齿圈／前排行星架C1-PS2输出动力，动力传递路线见图2。

C1-后排齿圈；C2-前排齿圈；PS1-后排行星架；PS2-前排行星架；Pl-后排太阳；P2-前排太阳；E1-离合器E1；E2-离合器E2；F1-制动F1；F2-制动器F2；F3-制动器F3；PPdes-输出齿轮由于自动变速器各挡位工作情况分析是教学的主要内容之一，考虑到学生的现实状况, 教学中采用了重点突破、以点带面的教学方法，着重分析一个挡位，其他挡位由每个小组进行分析，教师进行指导和总结。这样，不仅调动了学生的积极性，教学效果提高了，同时培养了学生自主学习团结协作的能力。最后，通过多媒体进行演示，加深学生理解和记忆。

三、一体化教学实施中应注意的几个方面

一体化教学法打破了传统教学中的理论课、试验课和实训课的界限，将课程的理论教学，实践教学、生产融为一体，教学环节相对集中，一个教学任务由同一位教师来完成，教学场所直接安排在教学工厂，师生双边交流互动，理论教学和技能实践交替进行，直观和抽象交错出现，充分调动和激发学生学习兴趣。但如果在教学过程中教师把握不好教学环节，或教师根本只做形式上的理实一体化教学，那就达不到预期的教学效果，甚至耽误学生的学习。在实施一体化教学过程中应着重注意以下方面：

（一）教学组织

一体化课程模式要求理论知识讲解和实践技能训练两者并行，在技能训练中包含理论知识，在理论知识中需要技能训练的融合，两者融为一体。在教学过程中学生不仅仅是坐在专业教室里听老师讲课，记笔记。而且要突出以学生为主体，学生要在课堂上“动”起来。

（二）教学管理

教学过程中，学生有相对的自由。如果教师不能有效地管理，那么，一些不守纪律的学生，要么在实习场地上乱跑乱串、起哄打闹，要么乱拿工具或电器元件乱砸或当做玩具，扰乱课堂纪律，严重影响教学效果，甚至可能出现安全事故。教学过程中教师有效地实现教学过程管理对教学的最终效果起到决定性的作用，在教学过程中，教师从传统教学模式的知识灌输者转变为知识的引导者。这样我们可以更合理的安排教学过程，合理安排学生操作实习，维持好课堂秩序。

（三）师生实践与交流

一体化教学过程应成为教师与学生、学生与学生之间相互促进、相互提高的训练过程。教师先演示，学生再模拟，然后再强化训练，这样就能真正发挥出教师的主导作用。

（四）课题结束时进行总结

实施一体化教学过程中，由于诸多因素，在教学时间上会出现延长，在这种情况下教师更应该注意对小组及学生进行总结、考核和评价，肯定成绩，交流经验，分析存在的问题，提供反馈信息，综合提炼感性知识和经验，进一步加深认识理解。

【参考文献】

［1］魏成国.职业技术教育理实一体化教学探讨［J］.赤峰学院学报，2008（1）

［2］张德友.汽车液力自动变速器课程的教学改革与创新［D］.哈尔滨：东北农业大学工学硕士学位论文，2006

（责编 赵 聃）