1.4 自动变速器（五）（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 拉威挪式与金属带式自动变速器 教材匹配课题 1.4 自动变速器 课次 第14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85-91；图1-101至图1-110；表1-6、表1-7 考纲对应 山东省车辆维修类2026年版正式考纲对齐草案：典型自动变速器结构、控制与动力传递路线（能力层级与分值待确认） 二、单课教学设计蓝图 真实情境 车辆在D位可正常起步，但出现升挡迟缓、倒挡异常或CVT加速转速与车速不匹配。检修人员需要把控制信号、执行元件、行星排约束或金属带工作直径变化逐层对应。 核心问题 AG4怎样通过离合器、制动器和单向离合器改变行星排约束形成各挡动力路线？CVT又怎样用液压改变两工作轮直径，实现无级变速并把动力传给车轮？ 关键资源 教材印刷页85-91；图1-101至图1-104及表1-6、表1-7；图1-105至图1-110。技术结构、参数和控制条件只采用教材核验内容。 学习产出 能说明AG4结构组成、J217控制与执行元件功用；能按表1-7解释空挡、1-4挡及倒挡动力路线和发动机制动边界；能说明CVT金属带、工作轮、液压系统、电子控制及动力传递路线。 易错点 把拉威挪式与普通辛普森式混同；把执行元件符号当成完整名称；漏掉1挡F的单向锁止和1位B1的发动机制动；认为CVT靠齿轮换挡或只改变发动机转速；把液压改变工作半径说成更换金属带。 前课承接/知识回顾 回顾第13课：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；ECU通过电磁阀改变油压。连接本课“同类执行元件如何形成AG4挡位，液压如何改变CVT工作直径”。 三、教材分析、学情分析与目标 教材分析 本课先以AG4建立拉威挪式自动变速器的结构和动力路线，再转入金属带式CVT。AG4重点是双排行星机构、四个离合器/两个制动器/单向离合器及控制单元J217；CVT重点是金属带、主动/从动工作轮、液压控制与电子控制，以及动力从液力变扭器经行星机构、CVT、主减速器和差速器输出。 学情分析 学生已有辛普森式、执行元件和电液控制基础，但易按编号背表，难以追踪拉威挪式中太阳轮、齿圈、行星架的约束变化；也容易把CVT的连续变径误解为离散换挡。 知识目标 说出AG4变扭器、拉威挪式行星机构、液压/控制系统及执行元件名称和功用；说明表1-7各挡控制；说出CVT金属带、工作轮、液压系统、电子控制及动力路线。 能力目标 能依据图1-104和表1-7复原1-4挡、倒挡动力路线并判断发动机制动；能用“输入信号—液压压力—工作直径—传动比—输出”解释CVT无级变速。 素养目标 形成按结构—控制—执行—输出链条分析故障的习惯，避免只凭编号或单一现象下结论；重视高温油液、旋转部件和举升作业安全边界。 重难点 重点：AG4结构、执行元件组合和动力路线；CVT两工作轮与金属带的连续变速机理。难点：AG4各挡约束推理及CVT工作直径反向变化、控制与输出的因果链。 四、课前准备 教师资源 教材印刷页85-91及图表；AG4执行元件—挡位卡；动力路线箭头卡；CVT主动/从动工作轮直径变化卡。 学生准备 复习行星齿轮约束、离合器/制动器/单向离合器作用和ECU—电磁阀—油压链；预习图1-101至图1-110，圈出AG4和CVT的输入、输出与控制对象。 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 / 5分钟 回顾第13课：执行元件改变行星排约束；ECU根据车速、节气门等信号控制电磁阀和油压。追问：拉威挪式与辛普森式的结构差异会怎样改变挡位路线？ 用连接、固定、单向锁止三词复述；预测本课要追踪的输入、约束和输出。 建立前课到AG4/CVT的承接。评价：能把控制和机械结果分层表达。 安全提醒与情境导入 / 5分钟 以D位升挡异常、倒挡异常和CVT转速异常情境导入。强调本课为结构原理分析；真实车辆油温、旋转件、举升和电磁阀检查需按工位授权，不得凭图示直接操作。 识别高温油液、旋转件和车辆移动风险；说出诊断前需确认的信号、油压和挡位。 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：AG4总体结构 / 12分钟 依据图1-101说明AG4由带锁止离合器的液力变扭器、拉威挪式行星齿轮变速器、液压系统和J217控制系统组成。图1-102显示大太阳轮、小太阳轮、长行星齿轮、短行星齿轮、行星齿轮架和齿圈；所有行星齿轮共用一个行星架和一个齿圈，构成拉威挪式机构。推理：不同离合器/制动器改变太阳轮、齿圈、行星架的连接或固定，即可形成多种挡位。 在图1-101、图1-102中定位液力变扭器、行星排、离合器、制动器、主减速器和差速器；用一句话比较拉威挪式与前课辛普森式。 结构组成—可约束对象—挡位能力。评价：能区分两个太阳轮、长短行星齿轮及共用行星架/齿圈。 新知建构2：J217控制与执行元件 / 10分钟 用图1-103建立链：节气门位置、变速器转速、车速、发动机转速、变速器油温、强制低挡、制动灯、多功能开关等输入→J217→电磁阀N88-N94、锁止电磁阀N110、换挡杆锁止N116及附加信号。执行元件由K1、K2、K3、B1、B2、F组成；依据表1-6翻译：K1连接输入轴与小太阳轮，K2连接输入轴与大太阳轮，K3连接输入轴与行星齿轮架，B1制动行星齿轮架，B2制动大太阳轮，F防止行星齿轮架逆转。 按“输入—J217—电磁阀—执行元件—机械结果”配对；把K1-K3、B1-B2、F写成完整名称和功用。 符号—完整名称—动作对象—机构结果。评价：首次表述不能只说K1或B2。 新知建构3：AG4空挡与1挡 / 10分钟 根据图1-104、表1-7：空挡时所有离合器、制动器和单向离合器不起作用，行星机构自由转动，不能传递动力。D位1挡由K1和F共同作用：发动机经液力变扭器→输入轴→K1→小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮→行星架（F使行星架固定不动）→齿圈→输出轴，传动比i1=2.71。D位滑行时F只具单向锁止、无发动机制动；1位增加B1固定行星架，滑行时有发动机制动。 用箭头复原1挡路线；比较D位1挡和1位1挡的执行差异，并说明F为什么不能等同于持续制动器。 挡位条件—执行组合—路线—减速增矩—发动机制动边界。评价：能说出F的受力方向条件。 新知建构4：AG4 2挡、3挡、4挡 / 15分钟 2挡：K1、B2同时工作，发动机→K1→小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮；B2固定大太阳轮→公用齿圈→输出轴，i2=1.44，滑行有发动机制动。3挡：K1、K2同时工作，输入轴分别连接小、大太阳轮，行星机构整体转动，i3=1。4挡：K2、K3同时工作，输入轴→超速离合器K3→公用行星齿轮架→行星齿轮→齿圈→输出轴，i4=0.74；D位滑行有发动机制动。 对比表1-7指出每次升挡改变了哪个连接/固定条件；用“i>1减速、i=1直接、i<1增速”解释三挡传动结果。 执行组合替换—太阳轮/行星架约束—传动比与输出。评价：能说明3挡整体锁止和4挡增速逻辑。 新知建构5：AG4倒挡与控制边界 / 8分钟 R位由K2和B1作用：发动机→K2→大太阳轮→长行星齿轮；B1固定行星架→齿圈反向输出，iR=-2.88，负号表示输出方向相反。J217可根据车速、节气门、发动机转速、汽车加速度和行驶阻力计算换挡时刻；故障时可通过变速杆控制一挡、三挡或倒挡液压，保证有限行驶和安全。 用“输入—固定—反向输出”三步解释倒挡；判断“出现故障仍可任意换挡”是否正确，并补足失效保护边界。 反向条件和失效保护。评价：结论须包含B1固定行星架及J217失效控制。 新知建构6：CVT结构与金属带 / 10分钟 依据图1-105至图1-108说明液力变扭器、双行星齿轮行星机构、金属带无级变速器、液压系统和电子控制系统组成CVT。金属带由280-400片金属片和两组金属环组成；工作轮含固定部分和可移动部分，液压使可移动部分轴向移动，连续改变金属带工作半径，从而无级改变传动比。 观察金属片、金属环、固定部分和可移动部分；解释“改变工作半径”与“更换金属带”的区别。 液压轴向移动—工作半径连续变化—传动比连续变化。评价：能说明金属带在两工作轮夹压力作用下传递动力。 新知建构7：CVT电子控制与动力路线 / 8分钟 用图1-109建立链：制动信号、发动机转速、车速、挡位选择、节气门开度→ECU→液压控制单元→主动/从动工作轮油液压力→可移动部分轴向移动→主动/从动工作半径反向变化。图1-110给出动力路线：发动机动力经液力变扭器（或锁止离合器）→行星齿轮机构→金属带无级变速器→主减速器→差速器→半轴→驱动轮；前进/倒向由前进挡离合器和倒挡离合器接合、分离实现。 用两条箭头分别表示控制链和动力链；判断主动轮直径变大时从动轮应如何变化，并解释输出结果。 信号—液压—工作直径—传动比—动力输出。评价：能区分控制链与动力链，不把ECU直接当作机械输出。 随堂练习与反馈 / 5分钟 四题即时练习：①AG4 1挡D位是否有发动机制动；②3挡为何i=1；③CVT如何连续变速；④金属带由哪些部分组成。逐题揭示答案、依据和错因，错题重答。 独立作答并写出至少一个结构或条件依据；订正“F持续制动”“CVT靠齿轮换挡”等错误。 暴露对象混淆和条件遗漏。评价：答案与依据同时正确。 小结与作业 / 7分钟 回扣核心问题：AG4靠K/B/F执行组合改变拉威挪式行星排约束，CVT靠液压改变两工作轮工作半径；两者都由控制系统把工况信号转为可验证的机械结果。布置作业：任选AG4一挡或CVT控制链，按“条件—中间变化—结果—边界”写出完整推理。 用关键词复述AG4链和CVT链；记录作业要求与安全边界。 形成跨结构迁移框架。评价：能完整回应核心问题，且不把离散挡位与无级变速混为一谈。 教材图表证据（配合对应教学环节使用） 图1-101 AG4型四速全自动变速器结构图 观察：观察液力变扭器、锁止离合器、行星齿轮变速器、齿轮组合、主减速器和差速器。 判断：AG4把液力输入、拉威挪式机构和终传动集成在同一总成中。 图1-102 行星齿轮机构及离合器、制动器 观察：定位大小太阳轮、长短行星齿轮、行星齿轮架、齿圈及执行元件。 判断：拉威挪式通过两个太阳轮与长短行星齿轮配合形成可切换约束。 图1-103 捷达AT系列乘用车用AG4型自动变速器控制系统图 表1-6 离合器、制动器、单向离合器的名称及功用 图1-104 AG4动力传递示意图 观察：观察1-4挡和倒挡的输入、约束件、输出方向。 判断：表1-7的执行组合必须落实为具体动力路线，不能只背勾选。 表1-7 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、3、2、1、R各位置对应挡位的K1-K3、B1-B2、F。 判断：挡位与发动机制动边界由执行组合共同决定。 图1-105 VDT-CVT自动变速器的结构图 图1-106 CFT20型CVT自动变速器结构图 观察：观察锁止离合器、液力变扭器、前进/倒挡离合器、行星齿轮机构、金属带无级变速器和中间减速器。 判断：CVT仍包含起步、换向和终传动机构，连续变速发生在金属带工作轮。 图1-107 金属带与图1-108 工作轮结构图 观察：观察金属片、金属环、固定部分和可移动部分。 判断：液压轴向移动改变工作半径，金属带在夹压力下传递动力。 图1-109 CVT变速器电子控制系统图 观察：观察ECU、液压控制单元、主动/从动工作轮、输入与输出。 判断：控制链是信号—ECU—液压—工作直径—传动比。 图1-110 CFT20型CVT自动变速器动力传递示意图 观察：沿发动机、液力变扭器、行星机构、CVT、主减速器、差速器和半轴追踪动力。 判断：动力链与控制链相互配合但不能混写。 六、板书设计、作业与教学反思 板书设计 AG4链：J217输入信号→电磁阀→K/B/F执行组合→拉威挪式行星排约束→传动比/方向/发动机制动 CVT链：发动机/车速/节气门等信号→ECU→液压控制单元→工作轮半径连续变化→无级传动比→终传动 课后作业 【记忆巩固】完成K1-K3、B1-B2、F名称与功用表。 【迁移应用】任选AG4 1挡、2挡、3挡、4挡或倒挡，按六步框架写动力路线。 【分析拓展】解释CVT主动轮工作直径变大时从动轮和传动比如何变化。 教学反思：待授课后填写。重点记录学生是否能从表1-7推导AG4动力路线，是否区分F与制动器，是否理解CVT工作轮连续变径及控制/动力两条链。 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 $