1.4 自动变速器（四）（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 辛普森式典型自动变速器 教材匹配课题 1.4 自动变速器 课次 第13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79-84；图1-97至图1-100；表1-4、表1-5 考纲对应 山东省车辆维修类2026年版正式考纲对齐草案：自动变速器操纵装置、典型结构、执行元件与动力传递路线（能力层级与分值待确认） 二、单课教学设计蓝图 真实情境 一辆雷克萨斯LS400在D位能起步，但升挡、发动机制动或倒挡表现异常。检修人员需要把选挡位置、执行元件状态、被连接或固定的行星排元件和输出结果逐层对应，才能缩小故障范围。 核心问题 A341E型自动变速器怎样通过C、B、F执行元件改变三排行星齿轮机构的约束状态，形成1挡、2挡、3挡、OD挡和倒挡的不同动力路线？ 关键资源 教材印刷页79-84；图1-97选挡手柄、图1-98 A341E结构图、图1-99控制系统图、表1-4执行元件名称及功用、图1-100动力传递示意图、表1-5各挡执行元件控制表。 学习产出 能说明操纵装置组成及L、S、D、N、R、P各位置功能；能说明辛普森式与A341E基本结构；能解释ECU主要控制功能；能用完整名称识别C₀-C₂、B₀-B₃、F₀-F₂；能按“挡位条件—执行元件—约束关系—动力路线—传动比/方向—发动机制动边界”分析各挡。 易错点 把C₀误作数字或把B、F作用混同；只背表1-5勾选而说不出连接/固定对象；遗漏1挡的两条动力路线；认为D位1挡、2挡都有发动机制动；把3挡与OD挡都理解为简单直连；倒挡只记负号不解释反向条件；把液力变扭器变矩系数与行星机构传动比混为一项。 前课承接/知识回顾 回顾第12课：ECU通过电磁阀改变油路压力，离合器连接旋转元件、制动器固定元件、单向离合器按受力方向锁止。连接本课“哪些元件在何挡位动作，最终约束哪一排行星机构”。 三、教材分析、学情分析与目标 教材分析 本课从教材印刷页79下半部分“（五）操纵装置”起，以选挡手柄及L、S、D、N、R、P位置功能建立驾驶指令入口，再以A341E为辛普森式典型结构，从总成结构、控制功能和执行元件过渡到各挡动力传递路线及总传动比。教材图表信息密集，必须把选挡条件和执行符号落实为具体连接、固定和输出关系。 学情分析 学生已有行星齿轮、液压控制和执行元件基础，但容易把选挡位置等同于固定传动挡位，或停留在符号记忆，难以同时追踪超速排、前后辛普森行星排以及两条并行路线。 知识目标 说出操纵装置组成及L、S、D、N、R、P位置功能；说出辛普森式结构特点和A341E四个组成部分；概述ECU六项控制功能；说出10个执行元件的名称和主要功用；陈述各挡执行组合、动力路线和教材传动比。 能力目标 能依据图1-97选择符合工况的手柄位置；能从图1-100定位编号与机构；能依据表1-5判断某挡位的连接/固定对象；能完整推导1挡、2挡、3挡、OD挡和倒挡的动力路线，并比较发动机制动条件。 素养目标 形成先核对选挡条件和控制状态、再分析液压执行与机械结果的系统诊断习惯；使用完整零件名称和规范符号，避免凭编号或单一现象下结论。 重难点 重点：A341E结构、ECU功能和执行元件功用；各挡执行组合。难点：1挡双路线、2挡太阳轮约束、3挡整体锁止、OD挡超速排增速和倒挡反向输出的完整推理链。 四、课前准备 教师资源 教材印刷页79-84及图表；选挡位置—使用工况卡；A341E结构—执行元件—挡位三层定位卡；各挡动力路线箭头卡；完整名称术语表。 学生准备 复习离合器、制动器、单向离合器作用和简单行星排约束规律；预习教材印刷页79-84，标出L、S、D、N、R、P功能并圈出C₀-C₂、B₀-B₃、F₀-F₂。 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 回顾第12课控制总链：传感器/开关→ECU→电磁阀→油压→离合器、制动器或单向离合器→行星排状态。追问：同一组行星排怎样靠不同约束形成不同挡位？ 口述三类执行元件的作用差异；用“连接、固定、单向锁止”三个词预测本课分析方法。 建立前课到A341E挡位分析的承接。评价：能把控制信号与机械约束分层表达。 安全提醒与情境导入 / 5分钟 呈现LS400升挡异常与S/L位无发动机制动的情境。提醒：本课为结构原理分析，真实车辆测压、举升和运转试验须执行驻车、轮挡、油温防烫和工位授权；不得凭图示直接短接电磁阀。提出核心问题。 识别液压、高温、车辆移动风险；列出诊断前应确认的选挡位置、故障码、油压和执行状态。 先建立安全边界和系统诊断顺序。评价：能说出一项禁止操作及原因。 新知建构1：操纵装置与挡位功能 / 7分钟 依据教材印刷页79下半部分和图1-97，说明操纵装置由选挡手柄、换挡阀及联动件组成，手柄移动改变换挡阀位置，从而形成控制入口。逐项辨析：L位仅1挡，适用于恶劣道路并可提供发动机制动；S位仅在1、2挡切换，适用于低附着路面加速、爬坡、拖带或下坡发动机制动；D位为一般驾驶，可自动在1至4挡切换并自动控制锁止离合器；N位可起动但无动力输出；R位反向且传动比较大；P位空挡基础上机械锁止输出轴，防止车辆滑溜。 观察图1-97识别锁止按钮、超速挡开关、选挡手柄和挡位；把六种道路/操作情境分别匹配L、S、D、N、R、P，并说明P位不能替代驻车制动与轮挡安全措施。 驾驶意图—手柄位置—换挡阀位置—允许挡域/机械结果。评价：能区分“选挡位置”和“变速器当前传动挡”，能完整说明六个位置。 新知建构2：辛普森式与A341E结构 / 10分钟 先说明辛普森式由公用一个太阳轮的两组行星齿轮机构组成，可实现3个前进挡和1个倒挡；增加一排超速行星齿轮机构后形成4个前进挡和1个倒挡。再用图1-98定位A341E四部分：带锁止离合器的液力变扭器；三排行星齿轮机构（后两排共用太阳轮，前排行星架和后排齿圈为输出端）；由油泵、压力滑阀和电磁阀组成的液压系统；由ECU、传感器和执行器组成的控制系统。推理：结构增加超速排→可增加一种约束组合→获得OD挡。 在图1-98中依次定位液力变扭器、超速排、前后辛普森行星排、执行元件和电磁阀；用一句话解释“公用太阳轮”和“增加超速排”的意义。 结构—可约束对象—挡位能力。评价：能区分超速排与后两排辛普森机构，不把三排都说成共用太阳轮。 新知建构3：控制系统与ECU功能 / 8分钟 用图1-99建立链：驾驶模式/空挡起动/节气门位置/车速/制动/O/D/巡航/冷却液温度等输入→ECU分析→1号、2号和锁止电磁阀及O/D OFF指示灯。逐项解释六项功能：换挡正时、超速行驶、锁止、发动机扭矩、自诊、失效保护。重点条件：O/D主开关接通且选挡手柄在D位才可能进入超速挡；车速与节气门开度决定锁止；换挡时延迟点火可降低发动机输出扭矩，使换挡平顺。 按输入—控制功能—输出配对；判断“O/D开关接通即可进入OD挡”是否完整，并补足D位及车速等条件。 条件—ECU判断—电磁阀/发动机扭矩—换挡结果。评价：能区分自诊报警与失效保护继续行驶。 新知建构4：执行元件名称与功用 / 10分钟 结合表1-4建立术语表：超速挡离合器C₀连接主动轴与超速排行星齿轮架；前进挡离合器C₁连接输入轴与前排齿圈；高挡、倒挡离合器C₂连接输入轴与前后太阳轮组件；超速挡制动器B₀固定超速排太阳轮；二挡强制制动器B₁固定前后太阳轮组件；二挡制动器B₂通过单向离合器F₁限制太阳轮组件逆转；低挡、倒挡制动器B₃固定后排行星齿轮架；F₀连接超速排行星齿轮架与太阳轮形成直接输出；F₁、F₂分别防止太阳轮组件和后排行星齿轮架逆转。 把10个符号翻译为完整名称并按“连接—制动—单向锁止”分类；根据功用反推被连接或固定的对象。 符号—完整名称—动作对象—机构结果。评价：首次表述必须含完整名称，不能只说C₁、B₂。 新知建构5：空挡与1挡 / 10分钟 空挡链：所有离合器、制动器、单向离合器不起作用→三排行星机构无约束、自由转动→不能传递动力。D位1挡条件：C₀、C₁、F₀、F₂起作用。路线A：主动轴→超速排行星齿轮架，C₀和F₀使超速排直接输出→超速排齿圈→输入轴→C₁→前排齿圈→前排行星齿轮→前排行星齿轮架→输出轴；路线B：前排行星齿轮→后排太阳轮→后排行星齿轮→后排齿圈→输出轴。结果i₁=2.531。D位滑行无发动机制动；L位增加B₃固定后排行星齿轮架，形成发动机制动。 用双色箭头复原1挡两条路线；比较D位1挡与L位1挡的执行元件差异和滑行结果。 挡位条件—执行组合—两条中间路线—减速增矩输出—发动机制动边界。评价：不得漏掉第二条路线或把B₃写入D位1挡。 新知建构6：2挡 / 8分钟 升挡条件：车速达到1→2换挡值→换挡阀改变油路→C₀、C₁、B₂、F₀、F₁工作。动力经超速排直接输出→输入轴→C₁→前排齿圈→前排行星齿轮；B₂与F₁使前后太阳轮组件固定不动→前排行星齿轮架输出，i₂=1.531。D位滑行无发动机制动；S位增加B₁强制固定太阳轮组件，滑行时具有发动机制动。 根据表1-5找出1挡到2挡新增/退出的元件；解释为什么S位需要B₁而不能只依赖单向离合器F₁。 车速条件—换挡阀—太阳轮约束—前排减速—输出；强制制动器提供反向受力约束。评价：能说明B₂、F₁和B₁的不同角色。 新知建构7：3挡与OD挡 / 8分钟 3挡：2→3换挡后C₀、C₁、C₂、B₂、F₀工作；C₁连接前排齿圈、C₂连接太阳轮组件，前后行星齿轮排锁成整体→输入与输出同速，i₃=1；B₂保持相应液压执行状态。OD挡：O/D开关接通、D位且车速达到3→4条件→C₁、C₂、B₀、B₂工作；B₀固定超速排太阳轮，主动轴驱动超速排行星架→超速排齿圈增速输出→输入轴→前后排锁成整体→输出轴，iOD=0.705。3挡和OD挡滑行均无发动机制动。 对比3挡与OD挡执行组合，指出C₀退出、B₀加入而B₂保持后超速排状态怎样改变；用“前后排整体锁止”和“超速排太阳轮固定”区分两挡。 执行元件替换—超速排约束变化—由直接挡转为增速挡。评价：能解释0.705小于1对应输出转速提高，而不是动力中断。 新知建构8：倒挡与总传动比 / 8分钟 倒挡条件：选挡手柄R位→C₀、C₂、B₃、F₀工作。超速排仍直接输出→输入轴→C₂→前后太阳轮组件；B₃固定后排行星齿轮架→后排行星齿轮使后排齿圈反向→输出轴，iR=-1.880，负号表示输出方向相反。再说明液力变扭器变矩系数K为1～1.75（锁止时K=1，失速时K=1.75）；行星机构传动比与K共同决定总传动比，教材给出L位2.531～4.429、S位1.531～4.429、D位0.705～4.429、R位1.880～3.29。 用固定—输入—反向输出三步解释倒挡；判断负号表示“转矩为负”还是“旋转方向相反”；区分挡位传动比与含变矩器作用的总传动比范围。 太阳轮输入+行星架固定→齿圈反转；行星机构比×变矩系数→总传动比范围。评价：能说清负号意义和K的适用边界。 任务应用：执行元件反推 / 6分钟 给出三组现象：①D位1挡正常而L位无发动机制动；②2挡在D位正常而S位滑行无发动机制动；③3挡正常但不能进入OD挡。要求沿“选挡/开关条件—控制信号—执行元件—固定对象—机械结果”提出优先核查点，不直接断言总成损坏。 分组完成诊断链：分别聚焦B₃控制、B₁控制，以及O/D条件与B₀控制；说明还需核查油压、电磁阀和机械执行状态。 从挡位原理迁移到分层诊断。评价：每组答案至少包含一个条件检查和一个执行/油压验证。 随堂练习与反馈 / 3分钟 三题即时反馈：①D位1挡工作的四个元件；②3挡到OD挡超速排约束变化；③倒挡iR=-1.880的负号含义。作答后揭示依据，错题立即重答。 独立作答并用完整名称说明；订正只写符号、只背勾选或把负号说成减速的错误。 检验执行组合、约束变化和方向概念。评价：答案与理由同时正确。 小结 / 3分钟 回扣核心问题，形成统一分析框架：挡位/车速/开关条件→ECU与换挡阀→C、B、F执行组合→连接或固定行星排元件→动力路线→传动比、方向和发动机制动。 任选一个挡位，用六步框架完整复述；指出本课最易混淆的一组执行元件及区分依据。 形成可迁移的A341E挡位分析模型。评价：总链完整且术语规范。 教材图表证据（配合对应教学环节使用） 图1-97 自动变速器选挡手柄 观察：识别锁止按钮、超速挡开关、选挡手柄及P、R、N、D、S、L位置，并联系换挡阀与联动件。 判断：选挡位置限定自动变速器的允许挡域或机械状态，是后续电控、液压与机械执行分析的起点。 图1-98 丰田雷克萨斯LS400型乘用车所采用的A341E型自动变速器的结构图 观察：定位液力变扭器、超速挡离合器/制动器、前进挡与高挡/倒挡离合器、二挡与低挡/倒挡制动器、三个单向离合器及电磁阀。 判断：A341E把超速排、辛普森式前后排、液压执行元件和电控执行部件集成在同一动力链中。 图1-99 雷克萨斯LS400乘用车A341E型自动变速器控制系统图 观察：从左到右读取传感器/开关输入、ECU控制功能和电磁阀/指示灯输出。 判断：驾驶与车辆工况先被转化为电信号，ECU决策后通过执行器改变液压控制结果。 表1-4 离合器、制动器、单向离合器的名称及功用 观察：逐项核对C₀-C₂、B₀-B₃、F₀-F₂的完整名称和连接、固定或防逆转对象。 判断：符号只有与完整名称及作用对象绑定，才能用于后续挡位推理。 图1-100 雷克萨斯LS400乘用车A341E型自动变速器动力传递示意图 观察：按1-21编号定位液力变扭器、超速排、输入/输出轴、前后行星排以及各执行元件。 判断：各挡差异来自执行元件改变行星排的输入、固定和输出关系。 表1-5 各挡传动时离合器、制动器及单向离合器的控制 观察：比较D位1挡至OD挡、R位、S位和L位的勾选组合，尤其关注B₀、B₁、B₃的加入条件。 判断：同一机械机构通过不同执行组合获得传动比、旋转方向和发动机制动特性的变化。 六、板书设计、作业与教学反思 板书设计 统一分析框架：挡位/车速/开关条件→ECU与换挡阀→C、B、F执行组合→连接/固定对象→动力路线→传动比、方向与发动机制动 关键对比：D1与L1（B₃）；D2与S2（B₁）；3挡与OD挡（B₂保持，C₀退出、B₀加入）；前进挡与倒挡（B₃固定后排行星架并形成反向输出） 课后作业 【记忆巩固】整理C₀-C₂、B₀-B₃、F₀-F₂完整名称与功用。 【迁移应用】任选1挡、2挡、3挡、OD挡或倒挡，按六步框架绘制动力路线。 【分析拓展】解释“D位1挡正常但L位无发动机制动”应如何分层检查。 教学反思：待授课后填写。重点记录学生是否能把执行元件符号翻译为完整名称，是否能解释1挡双路线、3挡整体锁止、OD挡太阳轮固定和倒挡反向输出，以及能否区分D/S/L位置的发动机制动边界。 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 $