自动变速器行星齿轮系的四步教学法

刘庆

摘 要：不管在高职和高技职业学校，汽车专业课程中，自动变速器是一门实践性、技术性很强的课。笔者结合这几年自动变速器的教学实践，总结出自动变速器行星齿轮在教学过程中的四步教学法，明显提高教学效果。

关键词：自动变速器；离合器；制动器

在职业学校汽车自动变速器教学过程中，需要系统教学方式教授学生知识。

第一步：打好理论基础，熟练单排行星轮系。

学生要掌握单排行星轮系的运动规律，重点要掌握以下两个基本内容：①单排行星轮系中三元件的转速特性。单排行星齿轮机构是由太阳轮、齿圈、行星架及若干行星齿轮组成。设太阳轮、齿圈、行星架三者的转速分别为n1、n2、n3，太阳轮如果转动，那么行星齿轮的运动将会是既绕着自身中心轴线自转，同时又被行星架带着公转，这种复杂的传动，用传统的定轴轮系的方法求传动比就行不通了。运动学中：一个机构整体的绝对运动并不影响其内部各构件间的相对运动。因此，可以让整个行星轮机构处一个平台，这个平台是以太阳轮轴线为中心，做n3的旋转运动，正好与行星架的转动速度一样，但方向相反，那么根据相对运动的知识，此时行星架静止，太阳轮以n1-n3速度旋转，齿圈以n2-n3速度旋转，这种状态就符合定轴轮系的运算方法了。

=-=-α n1+αn2-（α+1）n3=0

此式为行星轮系中太阳轮、齿圈、行星架三元件的转速特性方程，式中，α=Z2/Z1。

②八种不同的传动方式。由转速特性方程可以看出，三个元件中太阳轮、齿圈、行星架，一个作为动力输入，一个作为动力输出，第三个原件固定不动，那么整个机构会以一定的速比传递动力。通过上述组合，可得到六种不同的传动方式。

如：当齿圈固定，太阳轮主动，行星架从动时，由此式中的n2=0，故i=1/（α+1）

可知此时机构为减速运动。同理，可推出其他的五种传动方式。

另外，还有两种重要的传动方式也要给学生提到：如果把这三个元件中任意两个连接在一起，那么第三个元件必然与前两个同步运转，速度相等，此为第七种传动，传动比为1：1；如果对元件不进行约束，那么只有两个元件输入输出，另一个自由运转，那么这个动力无法传输出去，相当于空挡状态。

通过对行星轮系理论基础知识的补充，学生在学习这部分内容时，能真正理解齿轮变速的原理及传动比的算法，消除了对公式的疑虑，对后续的三排行星轮系的组合传动打下良好基础。

第二步：引导学生思考分析，举一反三，理清各档传动路线。

在自动变速器项目教学时，分析各档位的传动路线及执行元件工作情况是一项重点内容。虽然自动变速器行星轮传动时档位较多，但其传动原理是我们在第一步中重点学习过的，所以我们只需有针对性地挑选一个档位重点分析，然后再进行引导，让学生自己按思路分析其他档位。

以这款经典的自动变速器A341E为例，它由三组行星排组合成的具有四档齿轮变速，在讲授时可以选取比较典型的D位1档为例，汽车在D位1档工作时，从涡轮来的动力输入轴传给超速排的行星架，超速挡离合器C0和单向离合器F0的工作，将超速排的太阳轮和行星架连在一起，这样整个超速排就以1：1的传动比将动力经超速排的齿圈直接传给中间轴。前進档离合器C1的工作，中间轴将动力通过C1传到前排的齿圈，而前排行星架和后排齿圈是直接与输出轴固定连接的，所以行驶阻力会阻止前行星架的转动，动力自然就传到前后排一起共用的太阳轮。对于后排，行星架被单向离合器F2的逆向制动，后排太阳轮就就将动力传给后排齿圈，而后排齿圈与输出轴连在一起，即动力从输出轴传出。同时，前排齿圈的动力也传到与输出轴连在一起的前排行星架上，即D为1档的动力是由前排行星架和后排齿圈一起传出的。

除了分析档位路线，还要让学生明白：离合器、制动器、单向离合器在系统中的作用及作用时机。这些执行元件只有在行星轮机构中将元件的离合、制动等才能实现传动速度、方向的改变，才能适应变速器实际运行的需求；在引导学生分析时，最重要的是要让学生学习分析的方法，方法掌握了，那么不同结构型号的变速器也能快速适应。

第三步：在档位路线对比中加深理解。教师在引导学生分析各档位工作情况时，更重要的是归纳总结，帮助学生理清思路，将复杂的内容简化，帮助学生理解和记忆。例如D位1档和2档的传动路线，如下图1和图2所示。

[图2 D位2档路线][图1 D位1档路线]

通过对比，1、2档工作的传动路线的异同之处就一目了然。在不同档位时，各离合器、制动器、单向离合器的工作情况也清晰明了，对自动变速器整体控制思路有初步认识，使学生进一步加深理解。同时，也能对后面液压控制系统的学习打下基础。

第四步：理论与实践结合。

学生在掌握了原理后，在随后的装拆实操过程中，由于自动变速器的传动形式和结构较为复杂，理论与实际跨度较大，学生要掌握有一定的困难。所以本人在教学时采用了以下方式：首先，借助变速器拆解下的行星轮组件，演示行星轮的各种传动方式，让学生对各部件的结构及传动方式有直观的认识；其次，对照结构示意图找出实物中的各个部件，一一对应上，同时弄清各部件之间的装配关系；最后，通过对各部件零件反复熟悉，能够将各个组件熟练拆装，并能表述其名称、作用及装配关系，拆装技术要点，最终能够把所有组件组合在一起，实现整体拆装。

现在汽车技术的发展日新月异，自动变速器也有越来越多的新技术应用，对教师来说，需要我们联系实际继续学习、改进，找到合适的教学方式方法来适应发展的需要，来培养出适应现代企业实际需求的技能型人才。本文中自动变速器行星齿轮系的四步教学法都是本人在日常教学过程中总结运用的一些方法，可能有不足之处，希望能起到抛砖引玉的作用。

参考文献：

[1]刘岩东.汽车自动变速器构造与原理解析[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]刘汉涛.汽车自动变速器精品学习教程[M].北京：机械工业出版社，2013.