自動變速器行星齒輪變速機構一體化教學探討

【摘 要】自動變速器行星齒輪機構教學，可通過實施一體化教學方法，使復雜的自動變速器行星齒輪變速傳動機構的構造簡單化，抽象的原理通俗化，從而明顯提高教學效果。

【關鍵詞】行星齒輪變速機構 一體化教學

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）04C-0146-02

一、自動變速器行星齒輪機構教學難點與教學要求

自動變速器構造與維修是汽車新結構技術教學的一個重要內容。目前，自動變速器普遍采用的是辛普森型、辛普森改進型、拉維娜型行星齒輪機構，如豐田A341E型自動變速器，就由一排超速行星齒輪和一組辛普森行星輪系構成。與平行軸變速器的齒輪機構相比，行星齒輪機構有其獨有特點，表現在：第一，傳動的原理較為復雜。行星輪自轉又公轉，傳動比的計算較定軸輪系復雜。第二，傳動的形式復雜。如桑塔納2000系列轎車手動變速器采用的是三軸式變速器，傳動的線路比較簡單。單排行星輪系就有6種運動狀態，而豐田A341E型自動變速器，動力從輸入軸到輸出軸要經歷三排行星齒輪。第三，機構的結構復雜。平行齒輪變速機構結構較簡單，行星輪系機構本身結構較復雜，同時，制造工藝高，集成度高，結構緊湊。第四，控制復雜。平行軸齒輪機構一個速度的獲得，只要改變一組齒輪嚙合就可實現，而行星輪系機構則要通過不同的離合器、制動器、單向離合器共同作用實現。由于存在以上特點，行星輪變速機構成為這門課程的一個教學難點。

自動變速器行星齒輪機構這個內容的教學要求如下：第一，知識目標要求學生懂得自動變速器行星齒輪機構各個元件的連接關系，學會畫出行星齒輪機構的結構示意圖，學會分析行星齒輪機構各個擋位的傳動路線。第二，技能目標是初步懂得自動變速器行星齒輪機構的拆裝方法；教學的重點難點是如何讀懂結構示意圖，行星齒輪機構各個擋位的傳動路線的分析。

二、自動變速器行星齒輪變速機構一體化教學的實施

（一）讓學生熟悉單排行星齒輪的運動規律

行星齒輪機構相對于定軸齒輪機構來說，因為包括行星齒輪及行星架而與定軸齒輪差別較大。在傳動規律的理解上，由于行星架的齒數是一個假想齒數，無法用眼睛看到，所以比定軸齒輪的理解更復雜。在這一階段的教學，應注重學生感官認識，最好能夠拿到單排行星齒輪的教具或者在學校現有的自動變速器中拆出一組行星齒輪進行教學。

在分析單排行星齒輪機構傳動規律之前，首先讓學生思考：汽車變速器采用定軸齒輪或者行星齒輪機構的目的是什么？學生認真思考后，得出結論：構成不同的傳動比及改變傳動方向。不同的傳動比構成了不同的擋位，以更好地與車輛的工況相適應。什么工況？例如，汽車起步時行駛阻力大，需要變速器放大發動機扭矩，此時變速器擋位的傳動比應較大，降速增扭，便于起步。隨著汽車車速的上升，汽車行駛阻力不斷變小，此時應減小變速器傳動比，增加車輪的轉速，節省燃油。在汽車倒車時，應能通過變速器的齒輪機構改變車輪的行駛方向。

弄清楚了汽車為什么采用齒輪機構以后，下一步是使學生逐步建立行星齒輪機構的傳動比及轉向的概念。用一個單排行星齒輪機構的教具，把八種傳動方案中的一種先演示給學生看，其他方案由老師指導，學生自己演示。由于一個班級的學生較多，為了保證教學效果，先把班級學生分成幾個小組，每個小組選出組長，實行組長負責制。演示之前，先給學生布置任務；演示完畢后，每個小組都派代表將8種傳動方案的規律進行總結。學生在動手演示過程中，能充分體驗其中的樂趣，并不斷思考驗證各種傳動方案的規律。最后階段，由任課老師做總結，再讓學生動手驗證總結的正確性。總結見表1：

在總結單排行星齒輪8種運動規律后，就要強調對單排行星齒輪傳動要有動力輸出，行星排三元件中就發必須要有固定元件，而固定行星排的元件由什么完成？開始引入自動變速器換擋執行元件（離合器、制動器、單向離合器）結構和作用。

（二）促使學生認識變速齒輪機構各部件的連接關系

任課教師對自動變速器行星齒輪機構拆裝進行操作演示，并在操作中講解各零部件之間的連接關系，強調每組學生都要充分認識了解自動變速器變速機構的各零部件（太陽輪、齒圈、行星齒輪支架、輸入軸、輸出軸、離合器、制動器、單向離合器等）名稱及其連接關系。在操作中有目的用離合器連接輸入軸和太陽輪、齒圈、行星齒輪支架來突出離合器的作用（作輸入元件）；用制動器連接變速器殼體和太陽輪、齒圈、行星齒輪支架來突出制動器的作用（作固定元件）；用單向離合器連接殼體和太陽輪、齒圈、行星齒輪支架來突出單向離合器的作用（作固定元件）；用輸出軸連接齒圈、行星齒輪支架來突出輸出軸的作用（作輸出元件）。

（三）引導學生畫出自動變速器的結構示意圖

對于分析自動變速器的工作原理，變速器結構示意圖是經常用到的，所以教會學生學會畫結構示意圖和看懂結構示意圖是非常重要的。

在畫結構示意圖時一定要結合自動變速器實體，按各元件實際位置關系，老師邊畫邊講解，并用實物與示意圖對比，讓學生了解示意圖上符號標識的意義，通過繪制自動變速器結構示意圖，使復雜的構造變得簡單了。下圖為神龍公司富康轎車、愛麗舍轎車、賽納轎車、畢加索轎車以及標致307轎車上應用AL4自動變速器的結構示意圖。

C1-后排齒圈；C2-前排齒圈；PS1-后排行星架；PS2-前排行星架；P1-后排太陽輪；P2-前排太陽輪；E1-離合器E1；E2-離合器E2；F1-制動器F1；F2-制動器F2；F3-制動器F3；PP des-輸出齒輪 （四）演示行星齒輪機構的傳動工況

在現場結合實物，按所分析的換擋桿在PRND21位置時執行器工作情況，演示行星齒輪機構的傳動情況。使傳動過程清晰、原理具體化。

以AL4自動變速器為例分析換擋桿在D位時1檔動力傳遞路線：

1檔時，離合器E1接合，動力由輸入軸傳排太陽輪Pl，同時1-2檔制動器F3工作，固定太陽輪P2，由后排齒圈／前排行星架C1-PS2輸出動力，動力傳遞路線見圖2。

C1-后排齒圈；C2-前排齒圈；PS1-后排行星架；PS2-前排行星架；Pl-后排太陽；P2-前排太陽；E1-離合器E1；E2-離合器E2；F1-制動F1；F2-制動器F2；F3-制動器F3；PPdes-輸出齒輪由于自動變速器各擋位工作情況分析是教學的主要內容之一，考慮到學生的現實狀況， 教學中采用了重點突破、以點帶面的教學方法，著重分析一個擋位，其他擋位由每個小組進行分析，教師進行指導和總結。這樣，不僅調動了學生的積極性，教學效果提高了，同時培養了學生自主學習團結協作的能力。最后，通過多媒體進行演示，加深學生理解和記憶。

三、一體化教學實施中應注意的幾個方面

一體化教學法打破了傳統教學中的理論課、試驗課和實訓課的界限，將課程的理論教學，實踐教學、生產融為一體，教學環節相對集中，一個教學任務由同一位教師來完成，教學場所直接安排在教學工廠，師生雙邊交流互動，理論教學和技能實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現，充分調動和激發學生學習興趣。但如果在教學過程中教師把握不好教學環節，或教師根本只做形式上的理實一體化教學，那就達不到預期的教學效果，甚至耽誤學生的學習。在實施一體化教學過程中應著重注意以下方面：

（一）教學組織

一體化課程模式要求理論知識講解和實踐技能訓練兩者并行，在技能訓練中包含理論知識，在理論知識中需要技能訓練的融合，兩者融為一體。在教學過程中學生不僅僅是坐在專業教室里聽老師講課，記筆記。而且要突出以學生為主體，學生要在課堂上“動”起來。

（二）教學管理

教學過程中，學生有相對的自由。如果教師不能有效地管理，那么，一些不守紀律的學生，要么在實習場地上亂跑亂串、起哄打鬧，要么亂拿工具或電器元件亂砸或當做玩具，擾亂課堂紀律，嚴重影響教學效果，甚至可能出現安全事故。教學過程中教師有效地實現教學過程管理對教學的最終效果起到決定性的作用，在教學過程中，教師從傳統教學模式的知識灌輸者轉變為知識的引導者。這樣我們可以更合理的安排教學過程，合理安排學生操作實習，維持好課堂秩序。

（三）師生實踐與交流

一體化教學過程應成為教師與學生、學生與學生之間相互促進、相互提高的訓練過程。教師先演示，學生再模擬，然后再強化訓練，這樣就能真正發揮出教師的主導作用。

（四）課題結束時進行總結

實施一體化教學過程中，由于諸多因素，在教學時間上會出現延長，在這種情況下教師更應該注意對小組及學生進行總結、考核和評價，肯定成績，交流經驗，分析存在的問題，提供反饋信息，綜合提煉感性知識和經驗，進一步加深認識理解。

【參考文獻】

［1］魏成國.職業技術教育理實一體化教學探討［J］.赤峰學院學報，2008（1）

［2］張德友.汽車液力自動變速器課程的教學改革與創新［D］.哈爾濱：東北農業大學工學碩士學位論文，2006

（責編 趙 聃）