《混合動力汽車構(gòu)造與維修》課程教案課程名稱：混合動力汽車構(gòu)造與維修課程號：課程學(xué)分：2參考學(xué)時：16課程性質(zhì)：專業(yè)必修課適用專業(yè)：新能源汽車技術(shù)專業(yè)上課時間：授課教師：負(fù)責(zé)人：審核單位：年月日-1-一、課程基本信息課程名稱混合動力汽車構(gòu)造與維修課程號課程性質(zhì)專業(yè)必修課開課部門課程負(fù)責(zé)人課程團(tuán)隊授課學(xué)期學(xué)分/學(xué)時2/16授課語言漢語課程簡介本書是新能源汽車技術(shù)專業(yè)高等職業(yè)教育創(chuàng)新規(guī)劃教材之一，全書包括5個項目、17個學(xué)習(xí)單元。項目一介紹了混合動力汽車構(gòu)造與工作原理，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供了指導(dǎo)方向；項目二介紹了混合動力汽車發(fā)動機的構(gòu)造與維修，包括混合動力汽車發(fā)動機的兩大機構(gòu)與四大系統(tǒng)；項目三介紹了混合動力汽車驅(qū)動電機的類型、結(jié)構(gòu)與控制及各種驅(qū)動電機的特性；項目四介紹了混合動力汽車電池的相關(guān)知識；項目五介紹了混合動力汽車變速器的相關(guān)知識技能。本書圖文并茂地展示了各知識點，便于學(xué)生學(xué)習(xí)理解。本書可作為高等職業(yè)院校汽車類相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為汽車維修技術(shù)人員的學(xué)習(xí)參考書。授課班級

二、課程授課教案項目五講課主題混合動力汽車變速器學(xué)時2學(xué)時教學(xué)目標(biāo)本項目包括混合動力汽車變速器認(rèn)知和故障維修兩個學(xué)習(xí)單元，通過學(xué)習(xí)，要求掌握混合動力汽車變速器的結(jié)構(gòu)、工作原理及維修知識。教學(xué)重點、難點·掌握混合動力汽車變速器的結(jié)構(gòu)組成；·掌握混合動力汽車變速器的工作原理；·掌握變速器的耦合器分類與原理?！つ苊枋龌旌蟿恿ζ囎兯倨鞯墓收犀F(xiàn)象；·能描述混合動力汽車變速器的故障類型；·掌握混合動力汽車變速器故障的排除方法。教學(xué)設(shè)計授課提綱及重難點分析教學(xué)方法及課程思政設(shè)計教學(xué)時間學(xué)習(xí)單元一混合動力汽車變速器認(rèn)知一、混合動力汽車變速器的結(jié)構(gòu)組成混合動力汽車變速器由行星齒輪機構(gòu)、液力變矩器、電動機、離合器、制動器、油泵等組成。與傳統(tǒng)汽車自動變速器相似，只是在液力變矩器后端增設(shè)了電動機/發(fā)電機。混合動力汽車變速器結(jié)構(gòu)如圖5-1所示，是在傳統(tǒng)汽車自動變速器的基礎(chǔ)上多設(shè)置了電動機/發(fā)電機動力源輔助輸出/輸入,傳遞動力給變速器齒輪,經(jīng)過變速變矩的動力傳遞到車輪。二、行星齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理1.簡單的行星齒輪機構(gòu)的組成類型簡單的行星齒輪機構(gòu)如圖5-2所示，由太陽輪、一個內(nèi)齒圈、一個行星架組成，一般稱為單排行星齒輪機構(gòu)。太陽輪、齒圈和行星架是構(gòu)成行星排的三個基本元件。1)行星齒輪機構(gòu)布置2)行星齒輪排數(shù)3)行星齒輪組數(shù)2.單排行星齒輪機構(gòu)變速原理單排行星齒輪機構(gòu)變速原理如圖5-6所示，設(shè)太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為"、”和"，齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為2，則根據(jù)能量守恒定律，由作用在該機構(gòu)各元件上的力矩和結(jié)構(gòu)參數(shù)可導(dǎo)出表示單排行星齒輪機構(gòu)一般運動規(guī)律的特性方程為n+an-(1+a)m;=0單排行星齒輪機構(gòu)動力傳遞方式有以下幾種:(1)太陽輪為主動件，行星架為從動件，齒圈固定。如圖5-8所示，特性方程中”=0，從而有:"-(1+a)n;=0，傳動比為"/n;=1+a，傳動比大于1且為正值，因此為同向降速。(2)齒圈為主動件，行星架為從動件，太陽輪固定。如圖5-9所示，特性方程中m=0，從而有an-(1+a)n;=0，傳動比為"/n;=(1+a)/a，傳動比大于1且為正值，因此為同向降速。(3)行星架為主動件，齒圈為從動件，太陽輪固定。如圖5-10所示，特性方程中”=0,從而有am-(1+a)n;=0,傳動比為”;/n=α/(1+α)<1,傳動比小于1且為正值,因此為同向增速。(4)太陽輪為主動件，齒圈為從動件，行星架固定。如圖5-11所示，特性方程中n=0，從而有"+am=0，傳動比為";/n=-a，因傳動比為負(fù)值，所以為反向傳力。(5)任意兩元件互相連接，如圖5-12所示。也就是說"=n或n=n;，則由運動特性方程可知，第三個基本元件的轉(zhuǎn)速必與前兩個基本元件的轉(zhuǎn)速相同，即行星排按直接擋傳動，傳動比為1。(6)任一個為主動件，如圖5-13所示。若任一個元件為主動件，無夾持部件，則該機構(gòu)有兩個自由度，因此不論以哪兩個基本元件為主動件、從動件，都不能傳遞動力，處于空擋狀態(tài)，傳動比n+ab-(1+a)n;=0。3.雙星行星排行星齒輪機構(gòu)的變速原理雙星行星排行星齒輪機構(gòu)的變速原理如圖5-14所示，設(shè)太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為"、"和";，齒圈和太陽輪的齒數(shù)比為a，則該行星齒輪的一般運動規(guī)律的特性方程式為n-0+(a-1)m;=0,它與單排行星輪機構(gòu)有所不同，但當(dāng)其中一個元件受約束，另外兩個基本元件一個主動，一個從動時，依然可按照前述方法計算傳動比和判別旋轉(zhuǎn)方向。三、換擋執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理行星齒輪變速器中所有的齒輪都是處于常嚙合狀態(tài)，其擋位變換必須通過以不同的方式對行星齒輪機構(gòu)的太陽輪、行星架及齒圈的元件進(jìn)行約束(即固定或連接其中某些元件)來實現(xiàn)。能對這些元件實施約束的機構(gòu)，就是行星齒輪變速器的換擋執(zhí)行機構(gòu)。行星齒輪變速器的換擋執(zhí)行機構(gòu)由離合器、制動器、單向離合器3種執(zhí)行元件組成，能對太陽輪行星架及齒圈起連接、固定和鎖止作用。1.離合器的結(jié)構(gòu)離合器的結(jié)構(gòu)如圖5-15所示，它是由摩擦片、鋼片、活塞、回位彈簧、單向閥、輸入軸、輸出軸、密封圈等組成的。離合器是連接軸和行星排的基本元件，或?qū)⑿行桥诺哪硟蓚€基本元件連接成一體,使之成為一個整體進(jìn)行轉(zhuǎn)動。(1)摩擦片。(2)鋼片。(3)離合器鼓。2.離合器的工作原理離合器的工作原理主要是將油壓轉(zhuǎn)換為機械壓緊能，如圖5-17所示。通過對鋼片摩擦片的施壓或泄壓來完成離合器的結(jié)合或分離。(1)離合器接合(2)離合器分離四、制動器的結(jié)構(gòu)和工作原理制動器的作用是將行星排中的某一元件加以固定，使之不能轉(zhuǎn)動。目前常見的是帶式制動器和片式制動器。1.片式制動器(1)片式制動器由制動器鼓、制動器活塞、回位彈簧、鋼片、摩擦片、卡環(huán)及擋圈等組成如圖5-20所示。(2)片式制動器的工作原理。它的工作原理和濕式多片離合器的基本相同，但片式制動鼓是固定在變速器殼體上的，當(dāng)制動器工作時，與制動器鼓相連的行星排某一元件被固定住而不能轉(zhuǎn)動。2.帶式制動器(1)帶式制動器又稱制動帶，由推桿、活塞、外彈簧、制動帶、制動鼓及內(nèi)彈簧等組成,制動鼓與行星排的某一基本元件連接，并隨之一起轉(zhuǎn)動。(2)帶式制動器的工作原理。五、混合動力汽車耦合器混合動力汽車耦合器是把發(fā)動機輸出的動力源與電動機輸出的動力源耦合在一起的裝置，既可以分離為兩個相互獨立的動力源，又可以把這兩個動力源按輸出轉(zhuǎn)速互成比例耦合為一個整體輸出扭矩，最終的合成扭矩是兩動力源輸出扭矩的耦合疊加，其合成扭矩大小為T=n(T+kE)式中:”、k分別為耦合效率和從動力源2到動力源1的傳動比。依據(jù)機械結(jié)構(gòu)的不同，扭矩耦合方式又可分為齒輪耦合式、磁場耦合式、轉(zhuǎn)速耦合式、牽引耦合式、混合耦合式。1.齒輪耦合式2.磁場耦合式3.轉(zhuǎn)速耦合式轉(zhuǎn)速耦合式是指在耦合過程中，兩動力源的輸出轉(zhuǎn)速相互獨立，而輸出扭矩必須互成比例，最終的合成轉(zhuǎn)速是兩動力源輸出轉(zhuǎn)速的耦合疊加，合成扭矩則不是兩動力源輸出扭矩的疊加，合或轉(zhuǎn)速大小為n:=pn,+qn1)行星齒輪式2)差速器式4.牽引力耦合式牽引力耦合式的耦合方式比較特殊，發(fā)動機驅(qū)動汽車前輪(后輪)，電動機驅(qū)動后輪(前輪)，通過前、后車輪驅(qū)動力將多個動力源輸出動力合成在一起，如圖5-26所示，動力合成規(guī)律為Z=Z+Z5.混合耦合式混合耦合式是采用前面兩種或兩種以上耦合方式來實現(xiàn)動力耦合的，如日本豐田汽車公司開發(fā)的普銳斯混合驅(qū)動結(jié)構(gòu)，如圖5-27所示。發(fā)動機與電動機/發(fā)電機的動力耦合是行星齒輪式，之后兩者的合成動力又與電動機動力進(jìn)行齒輪式耦合，最終的合動力驅(qū)動差速器。6.各種動力耦合方式的比較(見表5-1)35min學(xué)習(xí)單元二混合動力汽車變速器故障維修一、自動變速器不能換擋1.故障現(xiàn)象汽車行駛中自動變速器始終只能以某個擋位行駛，無論怎樣踩踏加速踏板，變速器始終不能換擋。2.故障主要原因?qū)τ陔娨嚎刂菩妥詣幼兯倨?，擋位的變換由電子控制裝置決定，利用液壓控制裝置來操作齒輪變速器來換擋,引起變速器不能換擋的故障部位可能是電子控制裝置中的傳感器,動力管理控制單元、執(zhí)行器、液壓控制裝置等。3.處理方法這種故障的一般處理方法是檢修電路、更換電子元件、清洗液壓控制裝置、更換閥板等。二、自動變速器無超速擋1.故障現(xiàn)象在汽車行駛中，車速已經(jīng)升至超速擋范圍，但自動變速器仍不能從低速擋換入超速擋。變速箱會根據(jù)駕駛者的駕駛情況自動調(diào)整換擋時機，若重踩加速踏板，變速箱會自動延遲換擋時機，以獲得長時間的大功率輸出，一般在3000r/min以后才會升擋(動力優(yōu)先，若自動變速器判斷要超車加速，則會保持擋位不變甚至降擋)。相反，若緩踩加速踏板，變速箱會最早在轉(zhuǎn)速不到2000r/min時就升入下一擋,(燃油經(jīng)濟優(yōu)先，只要車速達(dá)到升擋范圍，就馬上升擋)以達(dá)到配合駕駛者意圖和節(jié)油省電的目的。2.故障主要原因無超速擋的原因往往是由于轉(zhuǎn)速傳感器或傳感器電路問題、接觸不良、液壓控制裝置故障、換擋執(zhí)行元件損壞等，使動力管理控制單元(ECU)無法接收到有效信號，而限制超速擋的使用。3.處理方法這種故障的一般處理方法是先使用解碼器讀取有無故障碼,檢査傳感器、電磁閥功能,然后拆下閥體進(jìn)行清洗、調(diào)整或更換。三、鎖止離合器工作不良1.故障現(xiàn)象在汽車行駛中,車速、擋位已滿足變速器進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)的條件,但迅速踩踏加速踏板時,發(fā)動機轉(zhuǎn)速或驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速先上升，然后車速才上升，汽車油耗和電能耗損較大，經(jīng)濟性下降。2.故障分析根據(jù)故障現(xiàn)象可知動力耦合器處于結(jié)合狀態(tài)，但動力傳遞不良，從動力耦合器到自動變速器之間的動力傳遞中能產(chǎn)生這樣故障現(xiàn)象的只有鎖止離合器。影響鎖止離合器工作的因素有節(jié)氣門位置傳感器信號達(dá)不到要求、自動變速器油溫過高、動力管理控制單元中斷或延遲鎖止離合器工作。鎖止電磁閥有故障或線路斷路、短路及鎖止控制閥有故障都會導(dǎo)致鎖止離合器工作不良。3.處理方法鎖止離合器工作不良的一般處理方法是先進(jìn)行故障自診斷，檢查有無故障代碼。如有故障代碼，則可按顯示的故障代碼查找相應(yīng)的故障原因，或按如圖5-30所示，進(jìn)行鎖止離合器無鎖止的診斷操作流程。四、自動變速器無倒擋1.故障現(xiàn)象汽車能夠向前行駛，且前進(jìn)擋位正常換擋，但換擋控制手柄移動到R位后，汽車不能向后行駛。2.故障原因當(dāng)手動閥移至R位時，液壓控制裝置直接導(dǎo)通倒擋油路，除了主油路調(diào)壓閥外，幾乎沒有其他閥參與控制倒擋，故障常常是倒擋執(zhí)行元件摩擦片燒毀、倒擋執(zhí)行元件油道密封元件損壞和液壓閥卡滯引起的。3.處理方法自動變速器無倒擋的處理方法一般是解體后清洗、檢修或更換。這種故障一般是由于不正確或非常規(guī)的使用造成的，例如車未停穩(wěn)直接掛倒擋。出現(xiàn)最多的故障部位是倒擋執(zhí)行元件，因執(zhí)行元件摩擦片燒毀打滑引起，并且自動變速器油已經(jīng)發(fā)黑，一般通過外圍途徑無法解決。五、自動變速器換擋過遲1.故障現(xiàn)象在汽車行駛中，升擋時車速明顯高于標(biāo)準(zhǔn)值，升擋前發(fā)動機轉(zhuǎn)速或電機轉(zhuǎn)速偏高:必須采用松、踩加速踏板，提前升擋的方式才能使變速器升入高速擋或超速擋。降擋時車速明顯降低，并有較強的沖擊感。2.故障主要原因?qū)τ谧詣幼兯倨?，擋位的變化時刻由動力管理控制單元根據(jù)車輛運行的參數(shù)決定，而影響車輛運行參數(shù)的因素如下:(1)節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當(dāng)或信號不良。(2)自動變速器輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器(OSS)或車速傳感器(VSS)不良。(3)自動變速器油溫傳感器不良。(4)強制降擋開關(guān)短路。(5)自動變速器電腦需進(jìn)行自學(xué)習(xí)過程，或有故障。(6)發(fā)動機動力不足。(7)全液控自動變速器的節(jié)氣門油壓過高或速控油壓過低。3.處理方法自動變速器換擋過遲的診斷流程分為電控自動變速器與全液控自動變速器兩種，如圖5-31所示。電控自動變速器首先要確定有無故障碼，而全液控自動變速器不需要過多的儀器就可以診斷出換擋過遲的原因。六、自動變速器頻繁跳擋1.故障現(xiàn)象在汽車行駛中，即使加速踏板保持不動，自動變速器仍然會突然降擋，降擋后發(fā)動機轉(zhuǎn)速或驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速異常升高，同時產(chǎn)生換擋沖擊;然后，變速器又會突然升擋，發(fā)動機轉(zhuǎn)速或驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速下降，同時產(chǎn)生換擋沖擊。2.故障主要原因變速器的擋位是由動力管理控制單元(ECU)根據(jù)傳感器的信號控制換擋電磁閥來確定的。如果換擋電磁閥的狀態(tài)頻繁變化，將造成擋位的頻繁變動。引起電磁閥狀態(tài)頻繁變化的原因一般有節(jié)氣門位置傳感器及電路故障、車速傳感器及電路故障、控制系統(tǒng)電路搭鐵不良、換擋電磁閥接觸不良和動力管理控制單元(ECU)故障。3.處理的方法這種故障的一般處理方法是對電路部分進(jìn)行檢修或更換。七、自動變速器換擋沖擊1.故障現(xiàn)象汽車在行駛中能夠在各個換擋點正確換擋，但換擋時車輛有強烈的振動和沖擊，有的車輛是發(fā)生在升擋過程中，有的車輛是發(fā)生在降擋過程中，不換擋時車輛一切正常。2.故障主要原因引起換擋沖擊的最根本原因是兩個擋位之間的換擋執(zhí)行元件變化狀態(tài)的時間差與標(biāo)準(zhǔn)不符。如果時間差過大，則變速器處于空擋的時間長，使發(fā)動機升速過高或驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速過高而產(chǎn)生沖擊;如果時間差過小，則變速器可能會出現(xiàn)同時掛上兩個擋位，導(dǎo)致運動干涉，同樣會產(chǎn)生沖擊。影響時間差的因素有自動變速器油的油質(zhì)、主油路的壓力、蓄能器的性能、單向節(jié)流閥的性能、換擋執(zhí)行元件的間隙、執(zhí)行元件油路的密封性能等。3.處理方法這種故障的一般處理方法是先檢查或調(diào)整油壓，進(jìn)而解體檢修液壓裝置。八、自動變速器換擋沖擊1.故