職業(yè)院校汽車自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)教學(xué)探析

徐小東，楊柳青

(安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥 230051)

對(duì)于汽車運(yùn)用與維修專業(yè)的職業(yè)院校學(xué)生來說，自動(dòng)變速器是一項(xiàng)極為重要的專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容，因?yàn)槭袌?chǎng)上搭載自動(dòng)變速箱的汽車越來越多。自動(dòng)變速器具有良好的操縱性，使汽車駕駛方便實(shí)用，很受客戶歡迎。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前自動(dòng)變速器在轎車上的搭載率已經(jīng)達(dá)到85%。自動(dòng)變速器是汽車底盤上最重要的一個(gè)總成部件，其機(jī)電液一體化程度很高，結(jié)構(gòu)非常緊湊，結(jié)構(gòu)原理和控制系統(tǒng)較為復(fù)雜[1]，學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)比較困難，往往學(xué)完以后對(duì)汽車自動(dòng)變速器的檢修仍是一頭霧水，不知從哪著手。如果客戶車輛的自動(dòng)變速器出了故障，經(jīng)常對(duì)其整體一換了之，造成了極大的維修成本。原因主要在于兩個(gè)方面：一是目前的職業(yè)院校學(xué)生普遍文化底子薄弱，不太容易搞清楚自動(dòng)變速器復(fù)雜的內(nèi)部換擋控制原理和結(jié)構(gòu)；二是在檢修過程中沒有掌握一套簡(jiǎn)易可行的外部方法。本文基于實(shí)驗(yàn)，從自動(dòng)變速器的外部進(jìn)行四個(gè)角度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索，設(shè)置科學(xué)、有效的教學(xué)組織過程和實(shí)驗(yàn)方法，激發(fā)學(xué)生在這方面的好奇和興趣，可以有效地幫助他們將這個(gè)抽象的問題簡(jiǎn)單化處理。

自動(dòng)變速器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，主要從變速器的失速、時(shí)滯、油壓、道路四個(gè)方面進(jìn)行，具有較強(qiáng)的程序性和安全要求。教學(xué)過程是一個(gè)師生互動(dòng)實(shí)驗(yàn)的過程，將自動(dòng)變速器抽象性和實(shí)踐性充分地結(jié)合起來。在教學(xué)中，自動(dòng)變速器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)前期準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程組織設(shè)計(jì)、試驗(yàn)方法與步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析四個(gè)部分是關(guān)鍵教學(xué)點(diǎn)，也是難點(diǎn)所在。將這些問題搞清楚，會(huì)使自動(dòng)變速箱的很多問題迎刃而解，既促進(jìn)了學(xué)生對(duì)自動(dòng)變速器理論知識(shí)的理解，又加強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力[2]。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)前期準(zhǔn)備

為了保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠按照預(yù)定的程序安全順利地進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)之前必須對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)安全設(shè)施、試驗(yàn)角色分配、學(xué)生分組等方面做細(xì)致周到的前期準(zhǔn)備[3]，結(jié)合自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)的具體情況，做以下相關(guān)安排：

(1)儀器設(shè)備準(zhǔn)備：搭載自動(dòng)變速器的試驗(yàn)車輛、AT油壓表、秒表、常用拆裝工具；

(2)實(shí)驗(yàn)角色設(shè)置：實(shí)驗(yàn)過程中設(shè)置實(shí)驗(yàn)指揮長(zhǎng)、主副操作手、實(shí)驗(yàn)安全員、數(shù)據(jù)采集員等角色，安排恰當(dāng)人員各司其職,推進(jìn)實(shí)驗(yàn)安全有序進(jìn)行(表1)；

表1 自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)人員組織

(3)實(shí)驗(yàn)安全設(shè)施：四個(gè)車輪三角擋塊、兩臺(tái)滅火器；

(4)檢查汽車的駐車制動(dòng)和行車制動(dòng)系統(tǒng)，確認(rèn)其性能良好；

(5)熱車準(zhǔn)備：先靜態(tài)預(yù)熱，然后運(yùn)行車輛，對(duì)各檔位進(jìn)行切換熱車，檢查調(diào)整各系統(tǒng)以排除實(shí)驗(yàn)干擾項(xiàng)，使水溫達(dá)80～90℃、自動(dòng)變速器油溫達(dá)到50～80℃狀態(tài)；

(6)檢查自動(dòng)變器中ATF(自動(dòng)變速器油)的液面高度，保證達(dá)到規(guī)定的刻線位置。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程組織設(shè)計(jì)

自動(dòng)變速器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程組織設(shè)計(jì)是指在該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，設(shè)計(jì)出一套適合本試驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)組織模式，不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以有不同的教學(xué)組織流程。根據(jù)汽車自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)操作的特點(diǎn)，考慮循序漸進(jìn)、突出重點(diǎn)環(huán)節(jié)的教學(xué)原則，設(shè)計(jì)出自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織流程框架圖。該組織框架圖包括實(shí)驗(yàn)安全規(guī)程教育、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備介紹、實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆椒ㄖv解、實(shí)驗(yàn)操作教師演示、學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論分析六大教學(xué)環(huán)節(jié)[4]。其中，在實(shí)驗(yàn)操作方面，實(shí)驗(yàn)教師在講解與動(dòng)作示范以后，現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生按照自動(dòng)變速器的失速、時(shí)滯、油壓、道路的順序依次進(jìn)行試驗(yàn)，并做好關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集工作。利用這個(gè)教學(xué)組織流程圖，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師可以很好地控制教學(xué)節(jié)奏，使得實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬凑找欢ǖ某绦蚍€(wěn)定有序地推進(jìn)，具體如圖1所示。

3 實(shí)驗(yàn)操作方法教學(xué)

實(shí)驗(yàn)操作方法教學(xué)是指在自動(dòng)變速器的失速、時(shí)滯、油壓、道路試驗(yàn)過程中，向?qū)W生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪鉀Q的實(shí)際問題以及實(shí)驗(yàn)的具體操作規(guī)程和步驟。以自動(dòng)變速器的失速試驗(yàn)和時(shí)滯試驗(yàn)為例加以具體介紹。

3.1 失速試驗(yàn)

3.1.1 失速試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

當(dāng)自動(dòng)變速器中的渦輪固定不轉(zhuǎn)，只有泵輪在旋轉(zhuǎn)，此工況稱為失速。失速轉(zhuǎn)速，即變速器處在驅(qū)動(dòng)檔(前進(jìn)或倒退)但汽車在沒有行駛的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速[5]。汽車的車型不同，失速轉(zhuǎn)速的標(biāo)準(zhǔn)值也不一樣，一般為2200r/min左右。該實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是在對(duì)自動(dòng)變速器不解體的情況下，判斷故障在變矩器還是變速器，是在機(jī)械部分還是液壓控制部分，是在倒檔還是前進(jìn)檔。

3.1.2 失速試驗(yàn)測(cè)試的故障點(diǎn)(解決的實(shí)際問題)

失速試驗(yàn)可以檢查出的故障點(diǎn)有：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的大小、變矩器性能的好壞、自動(dòng)變速器中離合器和制動(dòng)器是否打滑。

3.1.3 失速試驗(yàn)操作規(guī)程和步驟

失速試驗(yàn)方法及步驟有固定車輪、拉緊手剎、踩下制動(dòng)、起動(dòng)熱車、切換檔位、急踩油門、記錄數(shù)據(jù)等關(guān)鍵動(dòng)作[6]，操作規(guī)程步驟如圖2所示。(1)將車停在寬闊的水平地面上，并在車輪下安裝楔形塊；(2)用駐車制動(dòng)器和行車制動(dòng)器將車輪制動(dòng)死；(3)起動(dòng)車輛預(yù)熱變速箱油溫至50～80℃；(4)將變速手柄置于D檔的位置；(5)發(fā)動(dòng)機(jī)先保持怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，然后猛踩一腳加速踏板，使節(jié)氣門全開并保持不超過5s的時(shí)間；(6)讀出此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值，該轉(zhuǎn)速即前進(jìn)檔失速轉(zhuǎn)速值；(7)將變速手柄置于N檔的位置，讓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3min以上，以便ATF(自動(dòng)變速器油)冷卻；(8)將變速手柄置于R檔的位置，重復(fù)(5)的動(dòng)作并記錄倒檔失速轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)[7]。

3.1.4 失速試驗(yàn)教學(xué)注意事項(xiàng)

在失速實(shí)驗(yàn)過程中，因?yàn)樽兙仄髦械臏u輪已經(jīng)制動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的全部機(jī)械能均轉(zhuǎn)變成變矩器內(nèi)自動(dòng)變速器油的動(dòng)能，產(chǎn)生的沖擊力和摩擦力很大，故每次時(shí)間不能超過5s，連續(xù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)不超過3次，試驗(yàn)間隔不少于3min，以防油溫急劇升高，導(dǎo)致變矩器燒毀的破壞性試驗(yàn)發(fā)生。

3.2 時(shí)滯試驗(yàn)

3.2.1 時(shí)滯試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

“時(shí)滯”即時(shí)間滯后。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)用手柄換擋，那么從切入擋位時(shí)到感覺到振動(dòng)(車輛運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))之間有一定的時(shí)間間隔，此即時(shí)滯時(shí)間。時(shí)滯試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是在變速箱掛擋后，通過測(cè)量施力裝置接合的時(shí)間差來分析判斷自動(dòng)變速器的故障。時(shí)滯時(shí)間的大小取決于自動(dòng)變速器中油路的油壓、油路的密封情況以及離合器和制動(dòng)器的磨損情況[8]。

3.2.2 時(shí)滯試驗(yàn)測(cè)試的故障點(diǎn)(解決的實(shí)際問題)

在時(shí)滯試驗(yàn)中，可以根據(jù)變速器時(shí)滯時(shí)間的長(zhǎng)短判斷主油路油壓及換擋執(zhí)行元件的工作狀況，進(jìn)一步檢查自動(dòng)變速器中離合器、制動(dòng)器的磨損情況和油壓控制情況是否正常。

3.2.3 時(shí)滯試驗(yàn)操作規(guī)程和步驟

對(duì)于這一環(huán)節(jié)，學(xué)生往往將其與失速試驗(yàn)混淆，故實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)向?qū)W生強(qiáng)調(diào)兩者在操作方面的不同點(diǎn)，明確關(guān)鍵問題，見表2所示。

表2 失速試驗(yàn)與時(shí)滯試驗(yàn)的比較

時(shí)滯試驗(yàn)方法與操作步驟如圖3所示。(1)停好車輛，用楔形塊固定車輪，確保安全；(2)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并保持車輛正常的熱狀態(tài)；(3)拉緊駐車制動(dòng)器并踩下行車制動(dòng)器，將自動(dòng)變速器手柄置于N檔位置；(4)保持發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，將變速器換擋桿從N檔位置切入D檔位置，用秒表測(cè)量從撥動(dòng)操縱手柄到感覺汽車振動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間，此即N—D時(shí)滯時(shí)間；(5)從D檔換入N檔，運(yùn)行1min以上，以便離合器、制動(dòng)器恢復(fù)全開狀態(tài)；(6)保持發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，將變速器換擋桿從N檔位置切入R檔位置，用同樣的方法記錄N—R時(shí)滯時(shí)間[8]；(7)每次試驗(yàn)間隔時(shí)間為3min，取3次試驗(yàn)的平均值作為最終分析數(shù)據(jù)。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

完成自動(dòng)變速器的實(shí)驗(yàn)操作以后，根據(jù)采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)性討論分析，正確評(píng)價(jià)自動(dòng)變速器的技術(shù)狀況。下面擇取自動(dòng)變速器的失速和時(shí)滯兩個(gè)方面的試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

4.1 失速試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

失速轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)：2200r/min(±50)(不同車型的維修數(shù)據(jù)可能有些差異)，處于該值表示自動(dòng)變速器為正常工作狀態(tài)。失速轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)異常分析見表3所示[9]。

表3 自動(dòng)變速器失速試驗(yàn)結(jié)果與性能分析

4.2 時(shí)滯試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

時(shí)滯時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)∶N—D∶1.1(±0.1)S，N—R∶1.3(±0.2)S(不同車型可通過維修手冊(cè)查詢，數(shù)據(jù)可能會(huì)略有差異)。時(shí)滯時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果異常情況分析如表4所示[10]。

表4 自動(dòng)變速器時(shí)滯試驗(yàn)結(jié)果與性能分析

5 結(jié)語(yǔ)

汽車自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)程序性、規(guī)范性、安全性要求都很高的實(shí)驗(yàn)課程，該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)對(duì)自動(dòng)變速器的的故障檢修具有很好的實(shí)用性。在進(jìn)行這門課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)從自動(dòng)變速器的失速、時(shí)滯、油壓和道路四個(gè)角度把握實(shí)驗(yàn)教學(xué)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的節(jié)奏。抓住學(xué)生的好奇心，采取循序漸進(jìn)、互動(dòng)討論的辦法，逐步引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)、理解自動(dòng)變速器的相關(guān)抽象知識(shí)，正確評(píng)價(jià)自動(dòng)變速器的技術(shù)狀況和使用性能。要培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、獨(dú)立思考、主動(dòng)解決問題的能力，從而進(jìn)一步提高教學(xué)效果，提升職業(yè)教學(xué)質(zhì)量。