1.3 普通变速器（一）（教案）《汽车底盘构造与维修》上好课（高教版·第3版）

《汽车底盘构造与维修》单课教学设计与教案 一、基本信息 课题 普通变速器概述与二轴式变速器 教材匹配课题 1.3 普通变速器 课次 第5课 课型 结构原理 课时 90分钟 / 2课时 授课对象 汽车维修类 / 不限年级 教材范围 教材印刷页28-35；PDF文件页36-43；图1-28至图1-34 考纲对应 山东省车辆维修类2026年版正式考纲对齐草案：汽车底盘传动系中普通变速器的功用、变速原理与结构认知（能力层级与分值待确认） 二、单课教学设计蓝图 真实情境 车辆上坡需要增大驱动力、高速巡航需要降低发动机转速、倒车需要改变行驶方向。面对同一台发动机，怎样让汽车适应这些不同工况？ 核心问题 普通变速器怎样通过齿轮组合改变输出转速、扭矩和方向，并在二轴式变速器中形成各挡动力路线？ 关键资源 教材图1-28齿轮传动示意、图1-29至图1-33二轴式结构图、图1-34各挡动力传递示意；教材PDF第36-43页 学习产出 能概括变速器三项功用；能由齿数和主从动关系判断转速/扭矩变化；能在图中指认二轴式主要部件，并口述空挡、1—5挡和倒挡动力路线及二轴式特点。 易错点 易把“挡位高低”等同于“传动比大小”；把主动/从动齿轮位置固定化；漏判空挡时输出轴不传递动力；忽略二轴式四挡可为超速挡。 前课承接/知识回顾 回顾第4课：离合器接合时传递发动机动力、分离时切断动力；自由行程和分离状态影响换挡。连接本课：离合器短暂切断动力后，变速器如何重新组合传动路线？ 三、教材分析、学情分析与目标 教材分析 本课位于传动系“离合器”之后，是理解动力如何继续传到驱动桥的关键节点。教材先给出功用与分类，再用齿轮副建立变速、变矩、变向规律，最后以桑塔纳2000型5挡二轴式变速器说明结构和动力路线。 学情分析 学生已有齿轮啮合、离合器动力通断等生活与专业经验，但容易只记挡位名称，不会沿输入轴—接合元件—输出轴追踪动力；对“传动比越大，输出转速越低、扭矩越大”理解不稳。需用固定追踪框架支架。 知识目标 说出变速器改变传动比、设置倒挡、设置空挡三项功用及基本性能要求；解释单级与多级齿轮传动的变速、变矩、变向原理；概述二轴式变速器组成。 能力目标 依据齿数与主从动关系判断传动比、输出转速和扭矩变化；在教材结构图中指认输入轴、输出轴、倒挡轴、各挡齿轮及接合元件；按动力流向分析空挡、1—5挡和倒挡，并说明二轴式结构特点。 素养目标 形成按结构和证据判断机械工作状态的习惯；使用规范术语描述动力路线；建立安全换挡、正确使用挡位和节能驾驶意识。 重难点 重点：变速器功用、齿轮变速变矩规律、二轴式结构及动力路线。难点：从齿轮副主从动关系推导传动比，并在复杂结构图中连续追踪动力。 四、课前准备 教师资源 教材PDF第36-43页；图1-28至图1-34；可转动的齿轮副或变速器剖视实物（如校内已有）；挡位动力路线标注卡。不得使用未经核验的技术结构图。 学生准备 预习教材印刷页28-35；复习离合器接合/分离与动力通断；4人小组准备红、蓝两色笔，用于标注动力输入与输出路线。 五、教学过程（课堂执行表） 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图与评价 知识回顾 3分钟 提问：离合器接合与分离时，发动机动力分别处于什么状态？自由行程异常为什么会影响换挡？ 连接：离合器完成短暂切断后，变速器必须通过什么结构重新选择转速、扭矩和方向？ 口答离合器动力通断关系；用一句话说明离合器与变速器的前后连接；提出对“换挡后动力如何变化”的猜想。 激活前课关键结论，建立传动系连续性。 评价：能准确说出接合传力、分离断力，并说明本课研究的是后续动力重组。 教材概述与情境导入 14分钟 先回到教材提出的矛盾：往复活塞式发动机的扭矩、转速变化范围较小，而起步、上坡、高速、倒车和停车等工况要求牵引力与车速在较大范围内变化，因此传动系必须设置变速器，使车辆获得动力性、经济性并适应行驶条件。 按教材顺序讲清三项功用：①改变传动比，扩大发动机输出扭矩和转速的适用范围；②设置倒挡，在发动机旋向不变时使汽车倒向行驶；③设置空挡，发动机可运转但动力不传给驱动轮。用上坡、高速、倒车、怠速停车逐一对应。 归纳四项性能要求：挡数与传动比合理；具有倒挡和空挡；传动效率高、操纵轻便、工作可靠、噪声小；结构简单、体积小、质量轻、维修方便。引导学生说明这些要求分别服务于动力性、经济性、操纵性和维修性。 完成分类：按传动比变化方式分为有级式、无级式、综合式；按操纵方式分为手动变速器和自动变速器。本课聚焦有级、手动、齿轮式变速器。随后提出：既然要改变传动比，齿轮副怎样同时改变转速和扭矩？由此转入图1-28。 根据发动机工作范围与车辆工况之间的矛盾，用自己的话说明“为什么需要变速器”。 把四个工况分别对应到改变传动比、倒挡、空挡，并用关键词复述四项性能要求。 完成分类卡：有级/无级/综合与手动/自动分别属于哪一种分类依据；圈定本课研究对象。 以教材概述建立完整知识起点，避免从图片直接跳到零件识读。 评价：能说明设置变速器的原因，完整说出三项功用和四项性能要求，并能按两种依据正确分类。 新知建构1 18分钟 教材知识点1——转速与齿数关系。结合图1-28，以z₁=17、z₂=34为例：同一时间内两齿轮参加啮合的齿数相等，故n₁z₁=n₂z₂；齿数多的齿轮转得慢，齿数少的齿轮转得快。 教材知识点2——传动比定义。由上式整理得i₁₂=n₁/n₂=z₂/z₁。小齿轮主动、大齿轮从动时i₁₂>1，输出转速降低；主从动互换时i₁₂<1，输出转速升高。强调主动轮、从动轮由动力流向确定，不能按图上位置固定判断。 教材知识点3——多级传动。若齿轮2、3同轴则n₂=n₃，多级齿轮传动的总传动比等于各级传动比的连乘积。说明变速器可通过不同齿轮副组合获得多个定值传动比。 教材知识点4——变扭推理。由P=M·2πn/(60×10³)，忽略损失时P₁≈P₂，得到M₁n₁≈M₂n₂，因此M₂/M₁≈n₁/n₂=i₁₂。结论是降速增扭、增速减扭；实际传动存在效率损失，输出扭矩略低于理想值。 教材知识点5——变速与变扭结论。传动比增大时，输出转速降低、输出扭矩增大；传动比减小时，输出转速升高、输出扭矩减小。传动比既反映变速关系，也近似反映理想状态下的变矩关系。 教材知识点6——变向原理。每经过一对外啮合齿轮副，转向改变一次；增加倒挡中间齿轮会再增加一次反向，使输出轴相对输入轴改变旋向。此处只讲变向规律，不展开倒挡动力路线，并由“不同齿轮副怎样被选择并把动力传出去”转入齿轮式变速器的构造。 先观察图1-28，标出输入轴、输出轴、主动轮、从动轮和旋向，再按“啮合齿数相等→转速关系→功率近似不变→扭矩关系”复述完整推理。 用z₁=17、z₂=34验证：i=2，输出转速为输入的1/2，理想输出扭矩约为输入的2倍；再判断主从动互换、多级传动和增加惰轮后的结果。 让图1-28服务于公式推导和规律验证，而不是停留在“看图识齿轮”。 评价：能写出或口述每一步依据，正确判断传动比、转速、扭矩和方向；不能只背“低挡扭矩大”。 新知建构2 25分钟 教材先给出总体构成：齿轮式变速器由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成。前者改变传动比和方向，后者控制传动机构完成换挡。本课只展开二轴式变速传动机构，不讲同步器工作原理。 说明应用与布置：发动机前置前轮驱动或发动机后置后轮驱动的汽车受总体布置影响，常采用二轴式变速器；它设输入轴、输出轴和倒挡轴，不设中间轴。 用图1-29建立整机认识：桑塔纳2000型5挡手动机械变速器把变速器、主减速器和差速器布置在三件组合壳体内，具有5个前进挡和1个倒挡。先辨认动力输入端、齿轮组和主减速器连接端。 转到图1-30：确认输入轴与输出轴平行布置，辨认输入轴、输出轴、倒挡齿轮以及各挡齿轮所在区域，建立“输入轴—齿轮副/接合元件—输出轴—主减速器”的追踪框架。 转到图1-31：壳体由变速器前壳体、变速器壳体和后壳体（后盖）三部分组成，承担安装、支承、定位和容纳润滑油等作用。 转到图1-32：输入轴也是离合器从动轴；一挡、二挡、倒挡主动齿轮与轴制成一体，三、四、五挡主动齿轮空套或经接合元件与轴建立传力关系。要求区分“与轴固定”“空套”“接合后传力”。 转到图1-33：输出轴与主减速器主动锥齿轮制成一体；输出轴装有各前进挡从动齿轮及接合元件。倒挡齿轮可在倒挡轴上运动。由结构关系过渡到图1-34：空挡及各挡究竟是哪一个接合元件把哪一个齿轮锁到轴上？ 按教材图序完成结构识读：图1-29看总体布置，图1-30看轴系关系，图1-31看壳体组成，图1-32和图1-33分别看输入轴、输出轴零件关系。 在结构图上分色标注输入轴、输出轴、倒挡轴、主动齿轮、从动齿轮和接合元件；对每个齿轮判断其与轴是固定、空套还是接合后传力。 用统一句式说明：动力从离合器进入输入轴，经被选中的主动齿轮—从动齿轮—接合元件进入输出轴，最后传给主减速器。 遵循教材从总体构成、适用布置到壳体和轴系零件的顺序，把图片变成结构关系证据。 评价：能说出两大机构及作用；能正确指认三根轴、壳体和主要齿轮；能区分固定齿轮、空套齿轮及接合传力状态。 任务应用 20分钟 以图1-34为共同底图，先统一判读规则：先找接合元件的位置，再按“输入轴主动件→啮合齿轮副→接合套/齿轮毂→输出轴→主减速器主动锥齿轮17”追踪；未与轴接合的空套齿轮只能随动，不能把动力传给该轴。 ①空挡：输入轴旋转，各常啮合齿轮可以随动或空转，但一、二挡接合套12、三、四挡接合套2及五挡接合套8均未把相应空套齿轮与轴锁合，因此输出轴不被驱动。 ②一挡：接合套12右移，使一挡从动齿轮11与输出轴接合。动力路线：输入轴→一挡主动齿轮6→一挡从动齿轮11→接合套12→齿轮毂19→输出轴→主动锥齿轮17；传动比最大，降速增扭最明显。 ③二挡：接合套12左移，使二挡从动齿轮14与输出轴接合。动力路线：输入轴→二挡主动齿轮4→二挡从动齿轮14→接合套12→齿轮毂19→输出轴→主动锥齿轮17；传动比较一挡减小。 ④三挡：接合套2右移，使三挡主动齿轮3与输入轴接合。动力路线：输入轴→齿轮毂18→接合套2→三挡主动齿轮3→三挡从动齿轮15→输出轴→主动锥齿轮17。 ⑤四挡：接合套2左移，使四挡主动齿轮1与输入轴接合。动力路线：输入轴→齿轮毂18→接合套2→四挡主动齿轮1→四挡从动齿轮16→输出轴→主动锥齿轮17。教材给出的传动比约0.969，接近1且小于1，属于轻微超速。 ⑥五挡：接合套8右移，经五挡齿环9使五挡主动齿轮7与输入轴建立传力。动力路线：输入轴→五挡齿环9/接合套8→五挡主动齿轮7→五挡从动齿轮10→输出轴→主动锥齿轮17；i₅=z₁₀/z₇=28/35=0.80。i<1为超速挡，适合在良好道路上高速经济行驶，有利于提高车速、降低燃油消耗，常用传动比范围为0.7～0.85。 / ⑦倒挡：倒挡中间齿轮沿倒挡轴轴向移动，与输入轴倒挡主动齿轮5和输出轴倒挡从动齿轮13啮合。动力路线：输入轴→倒挡主动齿轮5→倒挡中间齿轮→倒挡从动齿轮13→齿轮毂19→输出轴→主动锥齿轮17；i倒=z₁₃/z₅=38/12=3.167。增加中间外啮合齿轮后，输出轴旋向改变。车辆必须完全停稳后方可挂入倒挡。 / 横向比较：由一挡到五挡，传动比总体减小，车辆由低速大驱动力过渡到高速经济行驶。二轴式前进挡采用斜齿常啮合传动，同步器使换挡轻便并减小冲击和噪声；只有输入轴、输出轴参与传动，因此没有直接挡。变速器采用飞溅润滑，教材列出的润滑油为SAE 75W-90，并满足MIL-L-2105或API GL-5；教材说明该润滑油无须更换。 先在图1-34上判断空挡时哪些齿轮转动、哪些齿轮空套，以及输出轴为何不传力。 六组分别负责空挡和1—5挡，沿编号写出完整动力路线；互换核对接合元件、主动/从动齿轮和输出节点是否连续。 按一挡到五挡比较传动比、输出转速和输出扭矩的变化趋势，并用上坡起步、高速巡航等工况解释挡位选择。 把教材逐挡叙述转化为可检查的动力流向分析，防止只看箭头或只记挡位名称。 评价：路线必须包含正确的接合元件、齿轮编号和输入/输出节点；能解释空挡不传力、前进挡趋势、倒挡变向及安全要求，并说出二轴式传动与润滑特点；出现断点时回到统一追踪规则重试。 随堂练习与反馈 7分钟 先展示题目并留出独立作答时间： 1. 变速器三项功用是什么？ 2. z1=20主动、z2=40从动，传动比及转速/扭矩如何变化？ 3. 空挡时输入轴转动，输出轴为什么不传力？ 4. 请按教材结构关系写出二挡或四挡的一条完整动力路线，并说明其传动比特征。 再揭示答案、理由和错因；错题立即重试。 独立作答并写依据；第2题写出计算和转速/扭矩结论，第3题解释空套与接合状态，第4题写出接合元件、主动齿轮、从动齿轮和输出轴。完成后同伴互评并订正。 巩固并暴露“传动比方向、空挡状态、齿轮与轴连接关系、动力路线连续性”等错误概念。 评价：4题中至少3题正确，且计算题与路线题必须有依据。 小结与作业 3分钟 按教材主线回扣核心问题：设置原因→三项功用→性能要求与分类→变速/变扭/变向原理→两大机构→二轴式结构→空挡、1—5挡和倒挡动力路线→结构特点与润滑。布置分层作业。 用“为什么需要—怎样变速变扭—结构怎样实现—各挡怎样传力”四句话完成1分钟复述，补充同伴遗漏并记录作业。 形成可迁移的知识框架。 评价：能完整回应核心问题，不混入三轴式和同步器内容。 教材图示（配合教学过程使用） 图1-28 齿轮传动的基本知识 图1-29 桑塔纳2000型乘用车5挡手动机械变速器的结构图 图1-30 桑塔纳2000型乘用车5挡手动变速器输入轴与输出轴总成 图1-31 桑塔纳2000型乘用车5挡手动变速器壳体总成 图1-32 输入轴零件结构分解图 图1-33 输出轴零件结构分解图 图1-34 桑塔纳2000型乘用车5挡手动变速器动力传递示意图 六、板书设计、作业与教学反思 板书设计 一、三项功用：变传动比 / 倒挡 / 空挡 二、齿轮规律：i=n入/n出=z从/z主；i增大→输出转速降低、扭矩增大 三、二轴式：输入轴—接合元件/齿轮副—输出轴 四、路线判断：空挡无接合；1—5挡和倒挡逐节点追踪；倒挡增加中间齿轮变向 / 五、二轴式特点与润滑：无直接挡；斜齿常啮合；飞溅润滑 课后作业 【记忆巩固】整理三项功用、四项性能要求。 【迁移应用】任选1挡和4挡，依据图1-34画出动力路线并写出传动比特征。 【分析拓展】解释为什么上坡常用低挡、高速巡航常用高挡。 教学反思：待授课后填写。重点记录学生在“主动/从动关系、传动比与转速扭矩关系、空挡动力状态、各挡路线追踪”中的困难，以及下次对图示、提问或练习的调整。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $