项目一 任务二 行星齿轮变速机构
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教学设计首页
课程名称 汽车自动变速器维修 授课教师 沈玮
凌永顺 审 批
学习任务 第一部分 液力变矩器的组成和基本工作原理 子任务 情境二 行星齿轮变速机构 授课
时数 16
授课班级 1642 1642 1642 1642 1642 1642
授课日期 3.12 3.13 3.14 3.19 3.20 3.21
授课节次 5-6 1-4 1-2 5-6 1-4 1-2
授课地点 210 210 210 210 210 210
学习任务分析（包含情境导入、学情分析、学材分析、学习重点、难点分析）
情境导入：行星齿轮变速机构需要大修，需对行星齿轮变速机构相关知识进行认识
学情分析：学生经过将近一个学期对汽车底盘的学习，已基本掌握汽车结构，接下来对行星齿轮变速机构进行深入学习。
学材分析： 知识内容较少，学生应加强自主学习，收集资料，而教师应该多提供学习资料；
学习重点：行星齿轮变速机构原理掌握。
学习目标（包含：专业能力、方法能力、社会能力）
1.了解齿轮变速器的结构原理与检修
2.能正确选择并使用工量具及设备。
3.能根据维修手册要求，在规定时间内，与组员共同执行行星齿轮变速机构相关任务，并对相关零部件进行标记，同时在作业过程中遵守安全操作规范。
4.能完成行星齿轮变速机构相关知识准备工作。
4.能在作业过程中自我检查贯彻的情况，做好过程记录。
5.能合理回收废弃物、整理零部件、填写工作单。
6.能对相关资料、互联网资源进行检索，完成工单、工作页的填写
2 教学策略选择与设计（即：教法、学法设计）
教法：讲授法、演示法，项目教学法
学法：讨论法、展示法，听写记录法
教学组织流程（子任务所包含的教学活动及时间安排）
一、明确任务
组织教学 1小时
情景引入 1小时
二、信息收集、制定计划
信息收集 4小时
制定计划 2小时
三、交流展示、做出决策 2小时
四、任务实施 4小时
五、检查评估 1小时
六、评价反馈 1小时 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 关键能力
讲授知识 齿轮变速器的结构原理与检修 讲解齿轮变速器的结构原理与检修 1.识读并理解齿轮变速器的结构原理与检修项目单、
2. 正确填写单据；单据填写责任划分 总结能力、语言表达能力
填写工作页 齿轮变速器的结构原理与检修项目单 评价学生所填内容 填写工作页 总结能力、语言表达能力、书面表达
教 学 后 记
教 学 过 程 策 划
教学
活动 教学环节 学习内容 学生活动 教师活动 学习资源 时间
分配 考核方法与
考评材料
一、明确任务 教学组织 课堂纪律，安全意识 班长清点人数并汇报 记录学生出勤情况，强调安全
情景引入 情景引入：行星齿轮变速机构要大修，需了解相关知识 学生认真听讲，记录任务要求。 教师情景引入工作任务齿轮变速器的结构原理与检修项目；
提出任务要求： 多媒体课件
二、信息收集、制定计划 收集信息 1、齿轮变速器的结构原理与检修项目的注意事项
2、齿轮变速器的结构原理与检修需要的准备工作 学生认真听讲，记录笔记
学生查阅学材，或维修手册 学习内容的讲解，观察学生课堂接受情况 多媒体课件、学材
制定计划 3、各小组根据现象和查阅资料获取的信息，通过小组讨论，在教师指导下，制定齿轮变速器的结构原理与检修项目的方案，并记录在展示纸上。
（1）分析任务讨论小组合作方式
（2）学习制定流程图 1、学生讨论，试着分析齿轮变速器的结构原理与检修项目工作方案及制定；
2、把小组讨论的齿轮变速器的结构原理与检修项目工作方案画到展示纸上 指导学生查阅学材、维修手册；巡回指导 学材
维修手册
白板
纸张
油画笔
4 三、交流展示、做出决策 交流展示、做出决策 1、各小组选派代表向全体师生汇报本组制定的齿轮变速器的结构原理与检修工作方案，说明其亮点及制定的齿轮变速器的结构原理与检修工作方案的根据。（1）培养学生语言表达能力与逻辑思维能力；（2）培养学生与人沟通能力。2、全体师生根据各组汇报情况进行现场点评，小组成员答疑，最后教师进行综合点评，确定各小组制定的齿轮变速器的结构原理与检修项目工作方案的可执行性。（1）培养学生语言表达能力与逻辑思维能力；（2）培养学生与人沟通能力。 1、各小组选派代表向全体师生汇报本组制定的齿轮变速器的结构原理与检修项目工作方案
2、其他小组人员认真听取汇报情况，对不合适的方面提出修改意见 1、教师听取各组
代表汇报齿轮变速器的结构原理与检修项目工作方案,并进行点评
2、教师组织学生对进
行综合点评，对各组的齿轮变速器的结构原理与检修项目工作方案进行优化。 白板
纸张
油画笔 展示法
观察记录法
四、任务实施 安全教育 实训室安全规则 学生学习实训室安全规则，并记录教师强调安全要求 实训室安全教育 实训室安全规则 观察法
任务实施 各小组以小组协作方式，在教师指导下，按照本组制定的齿轮变速器的结构原理与检修的工具准备工作，根据先易后难、由外到内的原则，进行检测。
（1）齿轮变速器的结构原理与检修准备工作流程； 1、学生根据教师演示记录元件名称
2、学生分组根据本组所制定的方案进行准备 教师演示讲解齿轮变速器的结构原理与检修的前期准备
教师巡回指导
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教 学 过 程 策 划
教学
活动 教学环节 学习内容 学生活动 教师活动 学习资源 时间
分配 考核方法与
考评材料
五、检查评估 检查评估 齿轮变速器的结构原理与检修项目工作 每组抽查学生齿轮变速器的结构原理与检修项目操作 教师检查学生任务的完成情况 学习任务评价表的填写
六、评价反馈 学生自评、互评 1、小组总结任务实施情况
2、以小组为单位，对任务完成情况进行成果展示与反思
3、通过学习任务评价表进行自评和互评
4、按照6S管理规范，清理场地、归属物品 1、小组讨论总结本组任务实施情况
2、结合展示的资料，小组派代表汇报本次任务的过程、分析优缺点
3、完成学习任务评价表中的自评与互评
4、按照6S管理规范，清理场地、归属物品 1、教师组织学生互动、完成汇报的准备工作
2、教师组织全班对各小组计划方案进行论证，并点评小组工作过程中的情况
3、组织学生按照6S管理规范，清理场地、归属物品 白板
纸张
油画笔 单排行星齿轮机构
一、单排行星机构的组成如下图：
单排行星齿轮机构结构运动学
太阳轮（斜齿，圆柱形，外齿轮）
齿 圈（斜齿，圆环形，内齿轮）
行星齿轮架（带有若干个行星齿轮
图2-2
二、结构分析：
（1）单排行星齿轮机构的三个基本元件是：太阳齿轮、齿圈、行星齿轮及行星齿轮架。
（2）太阳齿轮位于中心位置；几个行星齿轮借助于滚针轴承和行星齿轮轴安装在行星齿轮架上，这些行星齿轮与太阳齿轮相啮合，并一般均匀布置在太阳齿轮周围；外面是同行星齿轮相啮合的齿圈。
（3）单排行星齿轮机构通过固定不同的元件或改变联锁关系，可得出不同的传动状态。
三、运动原理分析如图：
1.由行星轮4的力平衡条件可得
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图2-3
F1=F2
和 F3= -2F2
因此，中心轮、齿圈和行星架上的力矩分别为：
M1=F1r1 令齿圈与中心轮（太阳轮）的齿数比为α，
则 α=z2/z1=r2/r1 r2=αr1 r3=（r1+r2 ）/2=r1（1+α）/2
M2=F2r2=αF1r1
M3=-(α+1)F1r1
根据能量守恒定律，三元件上输入和输出的功率的代数和
应等于零，即 M1ω1+Mω2+M3ω3=0 其中ω1 、ω2 、ω3
分别为中心轮、齿圈和行星架的角速度。
2、ω1+αω2-(1+α)ω3=0 单排行星齿轮机构特性方程式
n1+αωn2-(1+α)n3=0 以转速代替角速度
3 、传动比
(1)行星齿轮机构运动规律
●设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为Z1、Z2、Z3；齿圈与太阳轮的齿数比为α。则根据能量守恒定律。
由作用在该机构各元件上的力矩和结构参数可导出表示单排行星齿轮机构一般运动规
8 律的特性方程式：
●n1+αn2-(1+α)n3=0 和 Z1+Z2=Z3
（2）行星齿轮机构各种运动情况分析
● 由上式可看出，由于单排行星齿轮机构具有两个自由度，在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构件中，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一元件固定不动(即使该元件转速为0)，或使其运动受一定的约束(即该元件的转速为某定值)，则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。下面分别讨论各种情况。
4.传动比计算：
单排行星齿轮机构的工作原理
（1）太阳轮1为主动件，行星架3为从动件，齿圈2固定
i13=n1/n3=1+α=1+z2/z1
（2）齿圈2为主动件，行星架3为从动件，太阳轮1固定
i23=n2/n3=(1+α)/α=1+z1/z2
（3）太阳轮1为主动件，齿圈2为从动件，行星架3固定
i12=n1/n2=-α=-z2/z1
（4）如果太阳轮和齿圈连为一体，n1=n2
n1=n2=n3
由上可见，单排行星齿轮机构可以获得4种不同的传动比。
行星齿轮变速机构行星齿轮机构
一、星齿轮变速器的典型结构
（1）辛普森式
其特点是由两排行星齿轮机构共用一个太阳轮组成的复合式行星齿轮机构，可以获得3个前进档和1个倒档。
（2）拉威挪（Ravigneaux）式
其特点是两排行星齿轮机构共用一个齿圈和一个行星架。行星架上的长行星轮与前排行星齿轮机构的大太阳轮啮合，同时还与后排行星齿轮机构的短行星轮相啮合。短行星轮还与小太阳轮啮合。可以组成3个前进档和1个倒档的行星齿轮变速器。
拉威挪式行星齿轮机构的结构紧凑，所用构件少，相互啮合的齿较多，可传递较大转矩，但结构较复杂，传动效率略低。
