汽车自动变速器【技术分享】.ppt

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1、汽车自动变速器多媒体教学课件,1,建筑分析,汽车自动变速器,第一章 概述,第二章 液力变矩器,第三章 齿轮变速器,第四章 液压控制装置,第五章 电子控制装置,第六章 AT的检验,第七章 AT的修理,2,建筑分析,第一章 概 述,一.自动变速器的特点: 与手动变速器相比,自动变速器具有下列特点: 优点: 自动变速,连续变扭,换档时动力不中断, 路况适应性,操纵方便,安全舒适 , 动载荷小,机件寿命长。 缺点: 结构复杂,价格高,油耗高,维修难。,3,建筑分析,第一章 概 述,二.自动变速器的类型: 按传动比变化方式分: 1.有级式自动变速器:又称电控机构式自动变速器AMT。 2.无级式自动变速器

2、:如液力式.电力式,金属带式CVT。 3.综合式自动变速器:一般指液力机械式自动变速器AT。,4,建筑分析,第一章 概 述,三.AT的组成: 1 液力变矩器 2 齿轮变速器 3 液压控制装置 4 电子控制装置 5 壳体 如图,5,建筑分析,四.AT的类型: (一)按变速器内部结构的不同可分为:(1)后驱动型AT:用于FR车辆,输入轴与输出轴同轴线,长度尺寸较长。,6,建筑分析,四.AT的类型: (2)前驱动型AT :也称自动驱动桥,用于FF车辆,内部还装有主减速器与差速器,输入轴与输出轴呈前后平行布置,横向尺寸较宽,长度尺寸较短。,7,建筑分析,四.AT的类型: (二)按变速器内部所采用齿轮形

3、式的不同可分为:(1)普通齿轮 又称固定轴式。 (2)行星齿轮 又称旋转轴式。,8,建筑分析,四.AT的类型: (三)按变速器换档控制方式的不同可分为:(1)液压控制式(液压式)将决定变速器档位的汽车运行参数转变成液压信号,利用液压控制原理实现对变速器档位的控制。早期的车辆使用较多,常见型号有:通用公司的4T60,4L60,日产公司的RL4F03A,丰田公司的A43D等。,9,建筑分析,四.AT的类型:(2)电子液压控制式(电液式)将决定变速器档位的汽车运行参数转变成电压信号,利用电子控制原理和液压控制原理实现对变速器档位的控制。目前生产的车辆都装备这种变速器,常见型号有:通用公司的4T65E

4、,丰田公司的A540E,日产公司的RE4F03A,现代公司的KM177,三菱公司的F4A33等。,10,建筑分析,四.AT的类型: (四)按变速器前进档位数的不同可分为:2档:如红旗CA770轿车;3档:如雪佛莱子弹头的3T40型变速器;(2档与3档的变速器已经越来越少)4档:如别克轿车的4T65E型变速器;(应用广泛,绝大多数变速器都是4档式)5档:如德国ZF公司的5HP-18型变速器;(新生产的豪华车开始采用5档式)6档:正在样车试制中。,11,建筑分析,四.AT的类型: (五)按变速器功能的不同可分为: (1)单纯自动式:只有一种功能,即按自动变档方式工作。(大都数AT都采用这种)(2)

5、自动/手动一体式:既可以按自动变速方式运行,又可以以手动换档方式运行。(常见车型有:宝马.奔驰.奥迪等),12,建筑分析,五.的正确使用(一)档位的使用 在换档控制手柄的一侧有表示手柄位置的符号,如: P R N D S L P R N D 2 1 P R N D 3 2 1 P R N D4 D3 2 1,13,建筑分析,1 .档位的含义 :停车档位,手柄置于该位置时,可以启动发动机,但发动机运转时车辆不行驶,且车辆无法移动。 :倒车档位,发动机运转时,手柄置于此位置,车辆将向后行驶。 :空档位,手柄置于该位置时,可以启动发动机,发动机运转时车辆得不到驱动力,但车辆可以移动。,14,建筑分析

6、,:前进档位,当发动机运转,手柄置于该位置时, AT将根据车辆行驶的状况自动地在1.2.3和O/D档之间变化。 S:前进低档位,当发动机运转,手柄置于该位置时, AT将自动地在1和2档之间变换。 L:前进低档位,当发动机运转,手柄置于该位置时, AT将只能以1档行驶。,15,建筑分析,2. 档位的区别 一档的区别: -1/S-1 加速时,发动机的动力以一档传动比传递给驱动轮,减速时,车辆的阻力无法传递到发动机,发动机以怠速运转,即没有发动机制动。 L-1 无论加速还是减速,变速器始终以一档传动比工作,即具有发动机制动。 2. 档位的区别:,16,建筑分析,二档的区别: D-2:加速时以二档行驶

7、,减速时以空档滑行,没有发动机制动 。 S-2:无论加速还是减速,变速器始终以二档传动比工作,即具有发动机制动。 (二)自动传动液(油)的使用 .作用 传能(液力变矩器的工作介质) 控制(液压控制装置的工作介质)。 作为一种润滑油(润滑.密封.清洁.冷却)。 一般为红色,又称红油。,17,建筑分析,.要求 粘温性,抗泡沫性,氧化安定性等。3.类型型:通用公司的标准,即DEXRON型,有D2D3 型:福特公司的标准,现在改为MERCON型,18,建筑分析,4.油面高度的检查检查方法: 车辆水平停放, 运转发动机使ATF油温达60以上, 发动机怠速运行, 将控制手柄在各档位稍许停留后放在P档位上,

8、取出油标尺检查油平面的高度。 应落在“HOT”范围内。,19,建筑分析,ATF油面高度对AT的影响: 油过多,旋转元件搅油,油泡沫化,液压下降,执行元件打滑,摩擦片烧毁。同时液压系统回油慢,影响换档质量。 油过少,行驶时油泵吸入空气,液压系统压力下降,执行元件打滑,摩擦片烧毁。 (三)控制开关的使用1 O/D 开关( 超速档开关)(OFF/ON) 一般AT的最高档为O/D档,即越速档, O/D开关控制仪表上的O/D OFF指示灯,当O/D OFF最灯亮时,AT的最高档为3档,当 O/D OFF灯灭时,AT可以以最高4档行驶。,20,建筑分析,2 HOLD开关(保持开关) HOLD开关能够使变速

9、器失去自动变速的功能,而得到手动换档的感觉, 当HOLD ON时, 手柄置于D位,变速器只能以3档工作, 手柄置于2位,变速器只能以2档工作, 手柄置于L位,变速器只能以1档工作。 3 模式开关 换档模式又称换档规律,指在换档时,节气门开度与车速之间的关系。 三种模式:动力,经济,一般,21,建筑分析,经济模式ECO: (换档车速低,经济性好) 一般模式NORM :(兼顾经济与动力) 动力模式PWR:(换档车速高,动力性好) 一般车辆只取其中两种,如:ECO/PWR,ECO/NORM,NORM/PWR。 (四)人为“干预” 提前升档(利用放松节气门踏板的方法升档) 强制降档(利用加大节气门开度

10、的方法减档) 发动机制动: 利用发动机的运转阻力使车辆减速。,22,建筑分析,(五)注意事项 不能猛起步,防止执行元件过载打滑, 不能N滑行,防止各摩擦副润滑不良, 停车后才能进R位和P位,防止损坏倒档执行元 件与停车锁止机构, 牵引时限速.限距离.限时间,防止内部元件磨损和损坏。,23,建筑分析,第二节 液力变矩器,一 .作用 1 .自动分离与结合,传递并增大扭矩, 2 .缓冲发动机与传动系之间的冲击, 3. 起飞轮的作用, 4. 驱动AT液压系统的油泵。,24,建筑分析,二. 液力偶合器 1. 组成 由 泵轮 与 涡轮 组成。 2.原理:泵轮带动油液转的力矩MP,油液带动涡轮转的力矩MT

11、, MP = MT,25,建筑分析,26,建筑分析,1.组成 泵轮、涡轮、导轮 2.原理 泵轮带动油的力矩MP,油带动涡轮的力矩MT,导轮推动油的力矩MD MP + MD = MT,三 .液力变矩器,27,建筑分析,三 .液力变矩器,28,建筑分析,三. 液力变矩器,3.类型 单级双相三元件综合式 单级:一个涡轮输出动力, 双相:偶合与变矩器两种状态, 三元件:泵轮、涡轮、导轮。,29,建筑分析,30,建筑分析,4.工作原理,导轮的作用是:增加涡轮的输出力矩,31,建筑分析,5.工作状态: 导轮不转时:变矩状态。 导轮转动时:偶合状态。,32,建筑分析,导轮通过单向离合器与轴套相连,33,建筑

12、分析,6.锁止离合器 1)结构组成,34,建筑分析,2)作用 将泵轮与涡轮刚性连接,以提高传动效率。,35,建筑分析,3)工作条件,温度:ATF温度正常,达60度以上, 速度:约68-70km/h, 档位:3档或4档,(有些车1、2、3、4档) 制动:无行车制动。,36,建筑分析,1)基本概念:速比,变矩比,偶合状态,失速状态。 2)特性曲线:,7.液力变速器的工作特性,37,建筑分析,8.ATF油的外循环,38,建筑分析,1)故障现象 动力不足,经济性差,无动力输出,异响。 2 )诊断方法,9.故障分析,39,建筑分析,40,建筑分析,汽车自动变速器第三节 齿轮变速器,41,建筑分析,第三节

13、 齿轮变速器,齿轮变速器 = 齿轮传动机构 + 换档执行机构 齿轮传动机构:获得各档动力传递 形式:固定轴式(如:本田雅阁) 行星齿轮式(如丰田.奥迪 等绝大多数AT) 换档执行机构:改变齿轮机构中各元件的状态, 获得档位之间的变化。 形式:离合器, 制动器, 单向离合器。,42,建筑分析,第三节 齿轮变速器,一.单排行星齿轮机构 1.组成: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),43,建筑分析,44,建筑分析,2.特点: 三元件同轴, 行星齿轮既有公转又有自转, 采用斜齿常啮合,结构紧凑, 改变各元件的运动状态,可获得多个传动比。 3

14、.传动比 太阳轮的齿数为Z1,齿圈的齿数为Z2 , 将行星齿轮架视作一个齿轮,则其齿数ZC= Z1 + Z2,称作行星齿轮架的当量齿数。,45,建筑分析,基本规则:行星齿轮机构的传动比与太阳轮齿数Z1.齿圈齿数Z2和行星齿轮架的当量齿数有关,而与行星齿轮的齿数无关。 (1)齿圈固定,太阳轮带动行星齿轮架 ZC i1=- 1 (减速同向) Z1 (2)齿圈固定,行星齿轮架带太阳轮 Z1 i2=- 1 (增速同向) ZC,46,建筑分析,(3)太阳轮固定,齿圈带动行星齿轮架 ZC i3=- 1 (减速同向) Z2 (4)太阳轮固定,行星齿轮架带动齿圈 Z2 i4=- 1 (增速同向) ZC,47,

15、建筑分析,(5)行星齿轮架固定,太阳轮带动齿圈 Z2 i5=- 1 (减速反向) Z1 (6)行星齿轮架固定,齿圈带动太阳轮 Z1 i6=- 1 (增速反向) Z2,48,建筑分析,(7)没有固定,二元件相连后带动另一个 i7=1 (直接传动) (8)没有固定,一个为主动,一个为从动 i8=0 (没有输出),49,建筑分析,第三节 齿轮变速器,行星齿轮机构的传动规则: 行星齿轮架作从动件-1档或2档 二元件连接后带动另一个元件-3档 行星齿轮架作主动件-O/D档 行星齿轮架固定-倒档。,50,建筑分析,51,建筑分析,二.换档执行元件 1.离合器 (1) 作用:传递.连接。 (2) 类型:湿式

16、多片式离合器。 (3) 结构: 主动部分:离合器鼓.钢片等 从动部分:离合器毂.摩擦片等, 压紧机构:油缸.活塞等, 分离机构:回位弹簧等。,52,建筑分析,二.换档执行元件 1.离合器,53,建筑分析,二.换档执行元件 (4)工作原理: (a) 结合状态 (b)分离状态,54,建筑分析,二.换档执行元件 (5)自由间隙离合器的摩擦片与钢片之间间隙的积累一般为0.5-2.0mm根据不同的摩擦片数与钢片数,间隙大小对结合过程的影响:,55,建筑分析,二.换档执行元件(6).回位弹簧形式周布弹簧,中央弹簧,膜片弹簧等,56,建筑分析,二.换档执行元件 (7).活塞防松球,57,建筑分析,二.换档执

17、行元件 2.制动器 作用:将行星齿轮机构中的某元件固定, 将其它执行元件的某部分固定。 类型:湿式多片式(与离合器相同) 带式。 带式结构: 旋转元件:制动鼓, 固定元件:制动带, 促动装置:油缸.活塞。,58,建筑分析,二.换档执行元件 带式制动器工作原理,59,建筑分析,3 .单向离合器: 作用: 单向连接或单向制动。 特点: 只要改变传递方向就可以改变单向离合器的工作状态,不需要液压控制装置的控制。但有方向性,不能装反。 类型: 滚柱斜槽式.楔块式.棘轮棘爪。,60,建筑分析,3 .单向离合器: 滚柱斜槽式,61,建筑分析,楔块式,62,建筑分析,棘轮棘爪,63,建筑分析,64,建筑分析

18、,三.三排四档行星齿轮变速器 三个行星齿轮排加十个换档执行元件,可以得到四个前进档.一个倒档.一个空档。,65,建筑分析,换档执行元件工作规律 D-1/2-1档 C0,F0,C1,F2 (无发动机制动) L-1档 C0,F0,C1,B3,F2 (有) - D-2档 C0,F0,C1,B2,F1(无) 2-2档 C0,F0,C1,B1,B2,F1(有) - D-3档 C0,F0,C1,C2,B2(有) - D-4档 B0,C1,C2,B2(有) - R-档 C0,F0,C2,B3(有),66,建筑分析,换档执行元件名称,67,建筑分析,68,建筑分析,四.两排四档齿轮变速器 两个行星齿轮排加八个

19、换档执行元件,可以得到四个前进档.一个倒档.一个空档。,69,建筑分析,四.两排四档齿轮变速器(AXODE),70,建筑分析,五.拉式行星齿轮变速器 长短行星齿轮式,可以得到四个前进档.一个倒档.一个空档。(KM177),71,建筑分析,五.拉式行星齿轮变速器 (KM177),72,建筑分析,五.拉式行星齿轮变速器 长短行星齿轮式,可以得到四个前进档.一个倒档.一个空档。(4HP18),73,建筑分析,五.拉式行星齿轮变速器 长短行星齿轮式,可以得到四个前进档.一个倒档.一个空档。(01F),74,建筑分析,五.拉式行星齿轮变速器 长短行星齿轮式,可以得到四个前进档.一个倒档.一个空档。(01

20、F),75,建筑分析,五. 拉式行星齿轮变速器 01F执行元件工作规律表,76,建筑分析,思考题,1.AT由几个部分组成? 2.液力变矩器的作用是什么? 3.换档执行元件有几种型式? 4.纯液压式AT的换档控制原理是什么? 5.电液控制式AT的换档控制原理是什么? 6.AT出现故障时如何牵引? 7.AT各档位的含义是什么? 8.如何测量ATF油的平面,ATF油的多少对AT有何影响?,77,建筑分析,78,建筑分析,汽车自动变速器第四节 液压控制装置,79,建筑分析,第四节 液压控制装置,一.作用:(1)泵油并调节油路压力, (2)向换档执行元件提供压力油以控制档位变化, (3)控制液力变矩器的

21、锁止及其ATF油的冷却, (4)控制各摩擦表面的润滑。,80,建筑分析,第四节 液压控制装置,二.组成: 油泵、阀板总成、散热器、控制管路、ATF油滤清器。 三.换档控制原理 将节气门开度信号、车速信号、换档控制手柄的位置信号等转变成液压信号,利用液压传动原理,由液控装置向执行元件输送压力油,使其工作,以得到不同的档位。 四.结构: 1.油泵: 齿轮式 叶片式 转子式,81,建筑分析,第四节 液压控制装置,齿轮式油泵,82,建筑分析,第四节 液压控制装置,叶片式油泵,83,建筑分析,第四节 液压控制装置,转子式油泵,84,建筑分析,2.阀板总成: 阀板由很多液压阀组成,高度集成在一起,形成一个

22、总成,对于纯液压控制式AT,根据阀所起作用的不同,可以将阀分为下列四类: 油压调节类 换档控制类 换档品质优化类 变矩器控制类,85,建筑分析,(1)油压调节类 这些阀能产生各种油压。 主要有主调阀、副调阀、减压阀、节气门阀、速控阀等。 主调阀: 将油泵产生的液压调节后形成主油路压力Pm,作为整个液压系统中各阀的基础液压,可通过主油路压力检测口测量Pm 。 Pm的大小与控制手柄的位置、节气门的开度和车速有关。 发动机怠速,前进档位时: Pm =4-10kg/cm2, 倒档位时: Pm =6-15 kg/cm2 。,86,建筑分析,主调阀,87,建筑分析,(1)油压调节类 副调阀: 将主油路压力

23、Pm调节为控制液力变矩器的液压Pt ,同时保证齿轮变速器内部各摩擦点的润滑。 Pt的大小随车速和节气门开度的变化而改变。当发动机怠速运转,车辆低速行驶时,为防止功率损失, Pt=0.2 kg/cm2 ,当高速、大负荷时,油压升高。,88,建筑分析,副调阀,89,建筑分析,(1)油压调节类 减压阀: 对主油路卸压,防止油压过高,损坏液压装置和换档执行元件。 节气门阀: 产生与节气门开度相对应的油压,即节气门油压Pa ,这是变速器控制换档的基本信号之一,由加速踏板通过拉线控制该阀的驱动凸轮,使阀移动工作。,90,建筑分析,节气门阀与减压阀,91,建筑分析,(1)油压调节类 速控阀(调速器): 产生

24、与车辆行驶速度相对应的油压,即速控油压Pv,作为控制换档和控制液力变矩器锁止的基本信号之一。,92,建筑分析,速控阀,93,建筑分析,速控阀,94,建筑分析,(2)换档控制类 手动阀: 产生与换档控制手柄位置相对应的油路,将主油路液压通往其它阀或直接通往换档执行元件。,95,建筑分析,(2)换档控制类 换档阀: 产生通往换档执行元件和其它换档阀的液压。一般有1-2档换档阀、2-3档换档阀和3-4档换档阀三个。每个换档阀的两端同时受Pa与Pv两个液压的作用,当向上的力大于向下的力时,由低档升为高档,如1-2档换档阀。,96,建筑分析,换档阀,97,建筑分析,(2)换档控制类 换低档柱塞: 产生强

25、制降档的油路,受节气门阀凸轮的控制。当节气门开度大于85%时,凸轮使换低档柱塞打开强制降档的油路,使换档阀向低档位移动。,98,建筑分析,(3)换档品质优化类 蓄压器(储能减振器):减缓换档执行元件油压上升的速度,以减小换档冲击。,99,建筑分析,(3)换档品质优化类 单向阀: 改变油压上升和下降的速度,以改善换档品质。,100,建筑分析,(3)换档品质优化类 顺序阀:使双活塞换执行元件的小活塞先工作,大活塞后工作,以提高响应速度,同时减小换档冲击。,101,建筑分析,(4)变矩器控制类 锁止信号阀: 由速控液压驱动,产生锁止信号,将信号传递给锁止中断阀。 锁止中继阀: 由锁止液压信号驱动,改

26、变液力变矩器中ATF油的流动方向,使锁止离合器结合。,102,建筑分析,锁止信号阀与锁止中继阀:,103,建筑分析,(4)变矩器控制类 机油散热旁通阀 :根据ATF油的温度调节通往散热器的流量。,104,建筑分析,3 .散热器: 使高温的ATF油散热,以维持油的正常工作温度。 可以与水箱制成一个整体,也可以独立设置,装在水箱的附近。,105,建筑分析,一般由硬管、软管、壳体油路和空心轴等组成。 硬管为金属管,用以连接壳体上的油路。 软管为橡胶管,用以连接硬管油路。 空心轴是离合器油路的重要组成部分,其上有许多 密封圈。,4. 控制管路,106,建筑分析,五.油路图,107,建筑分析,108,建

27、筑分析,思考题,1、液压系统有哪些阀组成?分别属于哪一类? 2、主调阀的作用是什么?主油路的压力是多少? 3、副调阀的作用是什么? 4、蓄压器起什么作用,其好坏对变速器的性能有什么影响? 5、影响换档时刻的阀有哪些? 6、影响换档质量的阀有哪些?,109,建筑分析,110,建筑分析,汽车自动变速器第五章 电子控制装置,111,建筑分析,1 概 述,一.作用 通过传感器检测车辆运行参数的信号,由电脑计算和断送后,向执行器发出控制指令,实现对自动变速器的各项控制。 二.组成 传感器,开关 , ECU(PCM) , 执行器,112,建筑分析,1 概 述,1.传感器 节气门位置传感器(TPS) 产生节

28、气门开度的信号(影响换档时刻、主油路油压、畜压器油压和锁止时刻等) 车速传感器(VSS) 产生车速信号(影响换档时刻和锁止等) 输入转速传感器产生涡轮转速信号(影响传动效率、锁止时刻、换档质量等) 油温传感器 ATF油温度信号(影响换档时刻、油压和锁止时刻),113,建筑分析,1 概 述,2. 开关 (O/D、模式、制动、P/N、巡航、强制低档) 3. 执行器 (换档电磁阀、PWM阀、TCC阀,继电器、灯) 4. 电脑 控制核心(单独式、集中式) 5. 线束,114,建筑分析,1 概 述,三.工作原理 把车速信号和节气门开度信号转变成电信号送进电脑,作为换档控制的基本信号,经过电脑的分析、计算

29、、判断,向电磁阀发出指令,驱动电磁阀工作,实现换档、油压、锁止、平顺、冷却强度等的控制。,115,建筑分析,三. 工作原理,116,建筑分析,2 主要元件结构,一.车速传感器 1 .电磁感应式,117,建筑分析,2 主要元件结构,一.车速传感器 2 .霍尔式,118,建筑分析,2 主要元件结构,二.节气门位置传感器 检测发动机的运行工况,119,建筑分析,2 主要元件结构,三.油温传感器,120,建筑分析,2 主要元件结构,四.P/N开关,121,建筑分析,2 主要元件结构,五.电磁阀(开关与线性),122,建筑分析,2 主要元件结构,五.电磁阀 占空比,123,建筑分析,3 控制内容,一.

30、换档控制 S1与S2组合起来控制三个换档阀。,124,建筑分析,3 控制内容,一. 换档控制 换档图:表示换档时刻汽车速度与发动机节气门开度之间关系的曲线,它是反映汽车换档规律的曲线图 一个换档规律,对应一个换档图。,125,建筑分析,3 控制内容,换档图:,126,建筑分析,3 控制内容,二.油压控制 节气门油压控制电磁阀(PWM式)产生节气门油压,再通过主调阀,调节主油压。 畜压器背压控制电磁阀(PWM式)调节各工况下的油压值(静态油压与开度有关,动态油压在换档时变化)。,127,建筑分析,3 控制内容,三.锁止离合器控制 (一)闭锁控制 锁止离合器控制电磁阀(TCC阀)产生锁止信号油压。

31、(有开关型和PWM型两种) 锁止条件: 1、单参数控制:涡轮转速、车速、档位。 2、双参数控制:速比、涡轮转速与节气门开度、车速与节气门开度。 如:通用车型 T60度,V70km/h,档位在2、3、4; 大众车型1、2、3、4档都锁止。,128,建筑分析,3 控制内容,(二)滑差控制,通过锁止离合器控制电磁阀实现离合器的完全分离、 部分滑差、一半闭锁、完全闭锁和周期闭锁等各种闭锁程度的控制。 绝大多数工况均为滑差,闭锁仅在 60km/h 以上车速才可产生。 滑差使燃油经济性提高5% ,减少了振动与噪声。,129,建筑分析,3 控制内容,四.模式控制 1.模式开关选择换档模式(换档规律)。 2.自动选择换档规律(根据TPS变化率与P/N位置)。 五.发动机控制 通过推迟点火与减少喷油量来减小换档冲击。,130,建筑分析,3 控制内容,六.自诊断 利用自带的监控程序检查传感器信号与控制信号,如发现故障后以代码的形式贮存起来,同时点亮故障指示灯,采用一定的方法可以将故障信息读取出来。,131,建筑分析,4 控制电路图,132,建筑分析,思考题,1.电控系统的控制内容有哪些? 2.电控系统的组成? 3.电磁阀的类型? 4.执行器的类型? 5.电控系统的工作过程?,133,建筑分析,

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