1.4 自动变速器（三）（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》教案 一、基本信息 课题 自动变速器执行、冷却与控制系统 教材匹配课题 1.4 自动变速器 课次 第12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74-79；图1-92至图1-96 考纲对应 山东省车辆维修类2026年版正式考纲对齐草案：自动变速器执行元件、冷却与控制系统（能力层级与分值待确认） 二、单课教学设计蓝图 真实情境 车辆出现换挡冲击、升挡迟缓或油温过高。检修人员不能只更换一个阀或传感器，而要沿“控制信号—油压变化—执行元件动作—传动状态”追查原因。 核心问题 自动变速器怎样把驾驶意图和车辆工况转化为油压，使离合器、制动器和单向离合器按条件动作，并通过冷却与电控保护维持可靠换挡？ 关键资源 教材印刷页74-79；图1-92离合器、图1-93摩擦片式制动器、图1-94带式制动器、图1-95液力式控制过程、图1-96电液式控制过程。技术结构、参数和控制条件只采用教材核验内容。 学习产出 能比较三类执行元件；能解释冷却必要性；能按信号、控制器、液压执行和结果口述液力式/电液式控制链；能依据温度、车速、制动和节气门条件作控制判断。 易错点 把离合器接合与制动器制动混为一谈；认为单向离合器始终锁止；只记ECU名称而说不出输入和输出；把冷却液温度与变速器油温混淆；忽略锁止离合器的禁止条件；把电磁阀当作直接产生机械挡位的元件。 前课承接/知识回顾 回顾第11课：油泵供油、主/二次调压阀稳压，以及行星齿轮机构通过约束基本元件改变传动比；连接本课“油压最终约束谁、由谁决定何时约束”。 三、教材分析、学情分析与目标 教材分析 本课承接供油系统，沿“执行—散热—控制”展开：先说明离合器、制动器和单向离合器如何连接或固定行星齿轮元件，再说明液力损失带来的油温风险，最后比较液力式与电液式控制，并细化传感器、开关、ECU和电磁阀。 学情分析 学生已了解行星齿轮和油压来源，但容易把零件功能孤立记忆，难以把工况信号、油路变化、执行元件动作和换挡结果连成完整因果链。 知识目标 说出三类执行元件的结构与作用；解释冷却油路；比较液力式和电液式控制系统；说出主要传感器、开关、ECU功能和电磁阀类型。 能力目标 能从图中定位控制对象与信号流；能用“条件—信号/油压—动作—结果—边界”分析起步、换挡、锁止、发动机制动和过热保护。 素养目标 形成依据工况和数据诊断、不短接安全开关、不忽视油温与失效保护、检修后验证换挡平顺性的规范意识。 重难点 重点：三类执行元件动作链；电液控制系统组成与功能。难点：液力式换挡过程和ECU控制条件如何经电磁阀、油路作用于执行元件。 四、课前准备 教师资源 教材印刷页74-79及图1-92至图1-96；执行元件对比卡；信号—控制—执行流程卡；温度/车速/制动案例卡。 学生准备 复习第11课供油和调压过程；预习教材印刷页74-79；尝试用一条箭头链说明“油压如何让某个行星齿轮元件停止或连接”。 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 / 4分钟 回顾：油泵在低速要满足供油，高速多余油量由调压阀处理；行星齿轮换挡依靠约束基本元件而不是移动齿轮。追问：调好的压力油最终作用到哪些元件？谁决定作用时机？ 口答供油、稳压和行星机构约束；提出离合器、制动器、单向离合器三个执行对象。 建立供油系统到执行/控制系统的承接。评价：能说出“压力来源—执行对象—传动结果”三层关系。 安全提醒与情境导入 / 4分钟 呈现换挡冲击和油温过高案例。提醒：液压系统可能残压；油温高时防烫；诊断不得随意短接空挡起动、制动灯等安全开关；举升与运转试验遵守工位规范。提出核心问题。 识别液压、热和电控风险；记录诊断应同时观察的信号、油压、动作与结果。 把安全和系统诊断意识置于知识学习前。评价：至少说出一项禁止操作及风险。 新知建构1：三类执行元件 / 16分钟 先定位共同任务：连接、锁止或固定行星齿轮基本元件，使机构获得不同传动比。离合器链：控制压力油进入油道A→液压力克服弹簧力、活塞右移→主/从动片压紧→两个基本元件刚性连接并同步转动；撤压→弹簧复位→片组分开。说明湿式多片结构用于大扭矩、径向尺寸受限并兼顾柔和接合和散热。制动器链：压力油使摩擦片式制动器固定与制动毂相连的元件；带式制动器工作腔加压→活塞前移、推杆外伸→制动带箍紧制动鼓；释放腔加压及弹簧作用→制动带放松。单向离合器由受力方向决定锁止或自由转动。讲完后依次使用图1-92、图1-93、图1-94。 比较“连接两个旋转元件、固定一个元件、按受力方向自动锁止/自由”三种作用；根据给定油压状态口述活塞、片组或制动带动作；判断单向离合器是否必然锁止。 条件/油压—中间动作—约束结果—换挡用途的完整推理。评价：能区分接合、固定和单向控制，且撤压/释放过程不遗漏。 新知建构2：冷却系统 / 12分钟 推导链：液力变扭器传动存在液力损失→部分机械能转化为热能→液压油温升高→油液变质、寿命下降→从液力变扭器流出的油液经散热器冷却→流回油底壳或润滑行星齿轮机构。指出散热器通常布置在发动机冷却液散热器附近，但两种介质和两个温度信号不能混同。 按能量变化顺序补全冷却链；比较“发动机冷却液温度”和“变速器油温”的对象与控制用途；判断只补油不处理过热是否合理。 从能量损失解释冷却，而非只背散热器位置。评价：能说出热量来源、油液后果、冷却去向和介质边界。 新知建构3：液力式控制系统 / 18分钟 比较：液力式由阀板总成、液压管路构成，结构复杂且油温变化对换挡时刻影响大；电液式增加电子控制装置，换挡时刻准确、性能稳定、控制功能强。以图1-95讲液力式三组机构：换挡信号系统（节气门阀、离心调速器阀）、换挡阀系统（手控制阀、换挡阀）、缓冲安全系统（缓冲阀、低挡限流阀）。过程链：空挡时执行油缸无工作液但变扭器供油/润滑保持；前进起步时节气门阀压力油使低挡制动器箍紧→低速挡，车速升高使调速器油压上升→换挡阀连通直接挡离合器油路并释放低挡制动器→直接挡；低挡位置增加油路约束换挡阀，保持低速挡；倒挡时主油路压力油通往倒挡制动器，制动带箍紧。 在图1-95中按“信号阀—换挡阀—执行元件”追踪四种手柄状态；小组用箭头卡复原起步升挡链；解释为何空挡仍要向液力变扭器和润滑油路供油。 把阀名转化为可解释的油压逻辑。评价：前进升挡链必须包含车速/调速器压力、换挡阀、离合器和制动器状态变化。 新知建构4：电液式控制系统 / 22分钟 用图1-96建立总链：传感器/控制开关监测工况→ECU运算并与控制程序比较→输出控制指令→开关电磁阀打开或关闭油道，调节电磁阀按占空比改变开、关比率并调节系统油压→离合器、制动器等液压执行元件动作→完成换挡、锁止、调压和保护。 传感器链：①节气门位置传感器把节气门位置和加速踏板踏下速度送入ECU→计算载荷变化下的换挡时刻并调整油压；②车速传感器监测输出轴转速→判断应换挡位并控制锁止离合器；③冷却液温度传感器检测发动机暖机状态，温度低于80℃→停止超速挡变速并强制解除锁止；④变速器油温传感器检测油温，超过教材示例150℃→锁止离合器接合、变扭器卸荷，若油温仍不下降→自动降一挡；⑤发动机转速传感器信号与车速信号比较→识别锁止离合器打滑。 控制开关链：①超速挡开关（O/D）接通且手柄在D位→允许升入超速挡，断开→最高只升至Ⅲ挡；②空挡起动开关仅在N位或P位向ECU输送起动信号→允许发动机起动，其他挡位禁止起动；③强制降挡开关检测加速踏板超过全开位置→ECU指令自动降低一挡→提高加速性能；④制动灯开关检测制动踏板→ECU判断制动并解除锁止离合器；⑤模式选择开关输入经济、动力或标准模式→ECU调用对应换挡程序。 ECU功能链：①换挡时刻控制：依据工况选择最佳换挡时刻→兼顾动力性和经济性；②主油路压力控制：依据节气门位置、挡位、油温和换挡信号计算目标油压→以占空比控制油压电磁阀→调节主油路油压；③自动模式控制：依据传感器、手柄位置和加速踏板变化速率判断行驶状况与驾驶方式→选择换挡模式；④锁止离合器控制：比较手柄位置、模式、车速、节气门位置和程序条件→向电磁阀输出信号→锁止接合或解除；⑤发动机制动控制：满足低挡、低车速和小节气门条件→离合器（制动器）电磁阀打开控制油路→执行元件起作用→恢复反向传力能力并实现发动机制动；⑥改善换挡质量控制：采用换挡油压控制、减转矩控制和N→D换挡控制→减小换挡冲击；⑦故障自诊断和失效保护控制：监测传感器及部分执行器→异常时点亮故障灯、存储故障代码并执行预设保护程序。 执行元件边界：开关电磁阀负责某一油道的打开或关闭；调节电磁阀在升挡或降挡瞬间调节系统油压，使离合器、制动器接合平稳柔和。教材印刷页79后续“操纵装置”不纳入本课。 下列关系式用于把教材条件结构化；变量含义：T_c为冷却液温度，T_ATF为变速器油温，v为车速，α为节气门开度，B为制动灯信号，G为挡位。 关系式缩写：O-=停止超速挡变速，L-/L+=锁止离合器解除/接合，D=自动降一挡，E=发动机制动。C1：T_ATF<60℃；C2：v<60 km/h；C3：B=ON；C4：v<10 km/h且α<1/8。详细动作链见上文。 在图1-96中分四层标注输入、ECU、液压执行、机械结果；完成五类传感器和五类控制开关的“监测对象—输入条件—ECU用途—控制结果”配对；根据4组关系式判断低温、低速、制动、过热和急加速工况，并逐步说明电磁阀、油压、执行元件与最终结果。 信号—计算/比较—电磁阀/油压—执行元件—结果—适用边界。评价：能完整解释4组关系式；能区分80℃与60℃、冷却液温度与变速器油温；能说明150℃后的两级保护；能说出O/D、空挡起动、强制降挡、制动灯和模式选择开关各自的输入与结果。 任务应用：故障链判断 / 8分钟 给出三例：①车速信号缺失且不按时升挡；②制动灯信号持续为“制动”导致锁止不能接合；③油温持续升高并出现自动降挡。要求不得直接判定“变速器坏了”，须沿输入信号、ECU判断、电磁阀/油压、执行元件、结果列复查顺序。 分组完成四列表：现象、可能输入/控制、执行结果、验证点；展示时引用教材控制条件，不凭零件名猜故障。 迁移系统链到诊断思维。评价：结论前至少包含一个信号验证和一个执行/油压验证。 随堂练习与反馈 / 4分钟 先展示4题并停顿：离合器/制动器作用辨析；带式制动器释放条件；锁止禁止条件；油温超过教材示例值后的保护次序。学生作答后揭示答案、理由和典型错因，错题立即重答。 独立作答并写判断依据；订正“单向离合器一直锁止”“制动时仍应锁止”等错误。 暴露条件遗漏和对象混淆。评价：正确率、依据完整性和重答结果。 小结 / 2分钟 回扣核心问题，用一条总链收束：工况信号→控制判断→阀/油压变化→执行元件连接或固定→传动状态；液力损失→油温风险→冷却与保护。布置分层作业。 用关键词复述总链，并各举一个执行、冷却和控制边界。 形成可迁移框架。评价：能完整回应核心问题，且不把信号、控制器与执行元件混层。 教材图示（配合对应教学环节使用） 图1-92 离合器 观察：定位主动片、从动片、环形活塞、弹簧、油道A及与行星机构相连的两个元件。 判断：油压进入使活塞压紧片组，两个元件同步；撤压后弹簧复位，传动关系解除。 图1-93 摩擦片式制动器 观察：观察固定从动摩擦片、主动摩擦片、活塞与变速器壳体的关系。 判断：与离合器相似的片组用于把旋转元件固定到壳体，而不是连接两个旋转元件。 图1-94 带式制动器 观察：定位工作腔、释放腔、活塞、推杆、制动带与制动鼓。 判断：工作腔加压使制动带箍紧；释放腔加压并配合弹簧使制动带放松。 图1-95 红旗CA7560型乘用车自动变速器液力式控制系统控制过程示意图 观察：沿节气门阀/离心调速器阀、换挡阀、缓冲安全阀和三类执行元件追踪油路。 判断：驾驶与车速信号被转换为压力变化，再经换挡阀分配到离合器或制动器完成挡位变化。 图1-96 自动变速器电液式控制系统控制过程示意图 观察：辨认传感器和开关输入、自动变速器ECU、发动机ECU、电磁阀及机械总成。 判断：电子信号决定电磁阀动作，电磁阀改变油路和油压，液压执行元件最终完成换挡、锁止和调压。 六、板书设计、作业与教学反思 板书设计 执行链：压力油→活塞/片组或制动带→连接/固定；受力方向→单向锁止或自由 控制链：传感器/开关→ECU或液压信号阀→换挡阀/电磁阀→油压→执行元件→挡位/锁止 保护链：液力损失→油温升高→冷却；异常信号/过热→诊断与失效保护 课后作业 【记忆巩固】完成三类执行元件结构—动作—作用对比表。 【迁移应用】任选起步升挡或锁止控制，画出“条件—信号—控制—油压—动作—结果”链。 【分析拓展】对“制动灯信号持续有效导致不能锁止”列出不少于4步验证顺序。 教学反思：待授课后填写。重点记录学生是否混淆离合器与制动器、能否解释单向离合器的方向条件、能否区分冷却液温度与变速器油温，以及是否能把ECU、电磁阀、油压和执行元件连成完整控制链。 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 $