1、第一章 起动机 发动机需要外力起动 人力起动 简单不方便 用于农用车 常见的起动方式分为 辅助汽油机起动 常用于大型的柴油机 电力起动机起动: 起动迅速,可重复使用 广泛使用 起动机的作用:将蓄电池的电能转化为机械能 ,驱动发动机飞轮旋转实现发动机的起动. 第一节 起动机的结构及类型 一 起动机的构造 电力起动机通常由三部分组成 直流串励式电动机: 产生转矩,将蓄电池输入的电能转换为机械运动 传动机构(啮合机构):在发动机起动时,使起动机的驱动齿轮啮合入飞轮齿圈,将起动机转矩传给发动机曲轴。在发动机起动后,使起动机自动脱开齿圈。 电磁开关：起动机的控制装置，控制电路的通断。 (一) 直流串电动
2、机 由电枢、换向器、磁极、电刷、轴承和外壳组成。 电枢轴 1） 电枢： 电枢铁心：由硅钢片叠压而成，用花键固定在电枢轴上 电枢绕组：采用较粗的矩形裸铜线。为了防止相互短路，铜线之间用绝缘纸或绝缘漆隔开 换向器：将电流引入电枢绕组，并使不同磁极下的导线中的电流方向保持不变。 铜片：导体 换向器 云母片：绝缘体 云母片低于铜片：避免铜片磨损后云母片外凸而造成电刷与换向器接触不良。 云母片高于铜片：防止电刷粉末落入铜片之间的槽中而造成短路。 2） 磁极：建立磁场：一般采用 4 个（2 对）磁极，大功率起动机采用 6 个磁极，必须两两相对。 3） 电刷组件： 材料： 铜粉：80 增强导电性 石墨：20
3、 增加润滑性 作用：将电源电压加在与换向器连接的电枢绕组上。 电刷：绝缘电刷，搭铁电刷两种。 4）轴承： 轴承要承受冲击性载荷。应采用青铜石墨轴承或铁基含油轴承。 二、 直流串励式电动机的工作原理 直流电动机是将电能转化成机械能的设备。以安培定律为基础，即通电导体在磁场中的电场力作用。 第二节 起动机的工作原理 汽车起动机的控制装置包括电磁开关、起动继电器和点火起动开关灯部件，其中电磁开关于起动机制作在一起。 一、电磁开关 1.电磁开关结构特点 电磁开关主要由电磁铁机构和电动机开关两部分组成。电磁铁机构由固定铁心、活动铁心、吸引线圈和保持线圈等组成。固定铁心固定不动，活动铁心可以在铜套里做轴向
4、移动。活动铁心前端固定有推杆，推杆前端安装有开关触盘，活动铁心后段用调节螺钉和连接销与拨叉连接。铜套外面安装有复位弹簧，作用是使活动铁心等可移动部件复位。电磁开关接线的端子的排列位置如图所示 2.电磁开关工作原理 当吸引线圈和保持线圈通电产生的磁通方向相同时，其电磁吸力相互叠加，可以吸引活动铁心向前移动，直到推杆前端的触盘将电动开关触点接通势电动机主电路接通为止。 当吸引线圈和保持线圈通电产生的磁痛方向相反时，其电磁吸力相互抵消，在复位弹簧的作用下，活动铁心等可移动部件自动复位，触盘与触点断开，电动机主电路断开。 二、起动继电器 起动继电器的结构简图如图左上角部分所示，由电磁铁机构和触点总成组
5、成。线圈分别与壳体上的点火开关端子和搭铁端子“E”连接，固定触点与起动机端子“S”连接，活动触点经触点臂和支架与电池端子“BAT”相连。起动继电器触电为常开触点，当线圈通电时，继电器铁心便产生电磁力，使其触点闭合，从而将继电器控制的吸引线圈和保持线圈电路接通。 三、东风 EQ1090 型汽车起动电路 东风 EQ1090 型汽车使用的是 QD124 型起动机，为电磁控制强啮合式起动机，采用滚动式单向离合器、驱动齿轮为 11 齿，额定功率为 1.5kw，其起动电路如图 10-4 所示，包括控制电路和起动机主电路。 1. 控制电路 控制电路包括起动继电器控制电路和起动机电磁开关控制电路。 起动继电器
6、控制电路是由点火开关控制的，被控制对象是继电器线圈电路。当接通点火开关起动挡时，电流从蓄电池政界经过起动机电源接线柱到电流表，在从电流表经点火开关，继电器线圈回到蓄电池负极。于是继电器铁心产生较强的电磁吸力，是继电器触点闭合，接通起动机电磁开关的控制电路。 2. 主电路 如图中箭头所示，电磁开关接通后，吸引线圈 3 和保持线圈 4 产生强的电磁引力，将起动机主电路接通。电路为： 蓄电池正极起动机电源接线柱 电磁开关 励磁绕阻 电枢绕阻 搭铁 蓄电池负极，于是起动机产生电磁转距，起动发动机。 第三节 起动机的工作特性及实验 一、 直流串励式电动机的特性 1、 转矩特性：起动瞬间：I MAX ,n
7、=0, 处于完全制动状 转矩 M 与 I2 成正比, 在起动瞬间,转矩很大,使发动机易于起动. 2、 转速特性：串励式电动机具有轻载转速高，重载转速低的特性，可以保证起动安全可靠，但轻载或空载时，易造成“飞车”事故。对于功率很大的直流串励式电动机，不允许轻载或空载下运行。 3、 功率特性： 完全制动时：P 和 n0 时，M MAX 空载时： Imax，n max , P=0 当 I0.5I ，P MAX 影响起动机功率的因素： 1） 接触电阻和导线的影响： R 大，L 长，A（横截面积）小，会使 P 减小 2） 蓄电池容量的影响 容量越小，功率越小 3） 温度的影响 直接影响蓄电池的内阻 T
8、减小 ，r 增加， P 减小 二、起动机的实验 1）空载试验 测量起动机的空载电流和空载转速并与标准值比较 说明： 电流值标准值，npa 时，制动器制动力 Fx，由于制动器摩擦转矩的增长而仍按直线关系继续上升。但是若作用在车轮上的法向载荷为常值，地面制动力 Fx 达到附着力 F的值后就不再增加。所以，要想提高地面制动力以使汽车具有更大的制动效能，只有提高附着系数 。 综上所述，汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受地面附着条件的限制。只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力，而提高附着力就必须提高附着系数 。 3附着系数与滑动率的关系
9、汽车车轮在路面上的纵向运动可以区分为纯滚动、纯滑动和边滚边滑的滑移三种形式。 车轮滑移成分在车轮纵向运动中所占的比例可以用滑动率 s 来表示，其滑动率s 的定义式如下 （4-8） 式中 s车轮的滑动率； v车轮中心的纵向速度（m/s）； r车轮的自由滚动半径(m)； 车轮的转动角速度（rad/s）。 当车轮纯滚动时，v=r；s =0；当车轮抱死纯滑动时， 0，s=100% ；当车轮滑移时，0。由此可见，滑动率越大，滑移成分越多。 当滑动率不同时，附着系数也不一样。图 4-18 是试验所得的轮胎道路附着系数曲线，即 s 曲线。 如图 4-18 所示，纵向附着系数 x 随滑动率的增大而迅速增大，过
10、 B 点后上升率变小，在 A 点达到最大值之后，随着 s 的增大，x 反而减小。对于侧向附着系数，s 越小，y 越大，即保持转向和防止侧滑的能力越强。当车轮抱死拖滑时，亦即 s=100%时，纵向附着系数 x 较小，地面制动力也较小，制动距离较长；此时侧向附着系数 y 几乎为零，能承受的侧向力很小，车轮很容易侧滑，制动的方向稳定性很差。理想状态是使滑动率保持在 10%20%之间，这样便可获得较大的纵向、侧向附着系数，地面所能提供的纵向附着力和侧向附着力也就较大，制动效能最高。汽车制动防抱死系统（ABS）的主要作用就是把滑动率控制在 10%20%之间，使汽车获得较高的制动效能，且可保持对汽车方向的
11、控制能力。 图 4-18 s 曲线 在汽车制动过程中，如果前轮先抱死，汽车将失去转向能力，也有可能跑偏，但一般不会出现侧滑；如果后轮先抱死，将会出现非常危险的侧滑现象。为了防止后轮先抱死，有些汽车在制动系统中加了比例阀，以调节前、后车轮的制动液压力。如果把汽车制动时的滑动率控制在 10%20%之间，前后车轮都不抱死拖滑，则汽车制动时跑偏、侧滑和失去转向能力等现象都不会出现。 四、驱动与侧滑 1汽车驱动分析 按照汽车驱动附着条件，当汽车在起步或急加速时，如果发动机的输出转矩过大，则传输到轮胎上的转矩会大于轮胎与路面间的附着力，此时轮胎与路面之间也会产生打滑。 汽车驱动滑转成分的大小用滑转率表示，
12、其定义式如下 （4-9） 式中 车轮的角速度； r为车轮的半径； 汽车的速度。 当车速 =0 时，= 100%，即车轮在原地打滑；当 =r 时，= 0，表明车轮作纯滚动；当 0100%时，车轮边滚边滑。不同的滑转率，附着系数不同，图 4-19是（ x、 y）曲线。由图可以看出，当=100%时，纵向附着系数 x 和横向附着系数 y 都较小，亦即纵向附着力较小和抵抗侧滑的能力较差，而峰值附着系数出现在 s=20%左右范围内。 图 4-19 驱动时的附着系数（曲线） a)利用区域 b)有侧偏角 驱动防滑控制系统（ASR，Acceleration Slip Regulation）的作用就是通过减小发动
13、机转矩、对汽车实施制动等措施，把滑转率控制在 515%之间，从而获得较大的纵向和横向附着力。若通过降低发动机转矩来控制驱动时的车轮滑转，又称为牵引力控制（TCS ）。 制动状态时用轮速传感器来计算或估计参考车速，误差很大。但在驱动状态却不存在此问题，由于非驱动车轮近于自由滚动，根据非驱动车轮转速所确定的参考车速就可以认为是实际车速，由此通过计算获得的驱动车轮参考滑动率与实际滑动率就较为接近。因此，在驱动过程中确定驱动车轮的滑动率则较为方便和精确。 五、转向系、传动系与操纵稳定性 汽车运动时的车辆坐标系与运动会描述如图 4-20 所示，车辆坐标系是固连在运动着的汽车上的动坐标系。 图 4-20
14、车辆坐标系与汽车的主要运动形式 1轮胎的侧偏 汽车在行驶过程中，受到因路面侧向倾斜、侧向风或转弯行驶时的离心力等沿 Y 轴方向侧向力 Fy 的作用，侧向力的路面反作用力为 Fy，称为侧偏力。如果车轮具有侧向弹性，且侧偏力没有超过附着极限，侧向力和侧偏力使轮胎中心线相对于车轮平面不重合，出现偏位 （图 4-21a），称为轮胎的侧偏现象。发生侧偏的车轮转动时，轮胎与地面的接触印迹沿与轮胎平面成夹角 的方向滚动（图 4-21b），角度 称为侧偏角。侧偏角与侧偏力两者的关系如图 4-22 所示，曲线显示，在 5时，两者基本成线性关系。在 =0处的斜率为侧偏刚度，用 k 表示，则 Fy=k 。需要指出的是：最大侧偏力受附着条件限制。 图 4-21 轮胎的侧偏现象 图 4-22 侧偏角与侧偏力两者的关系 影响侧偏特性的因素有: 垂直载荷、轮胎气压、切向力等。如图 4-23 所示，在一定范围内增加垂直载荷、提高轮胎气压可以提高轮胎的侧偏刚度；在有切向力（如驱动力、制动力）存在时，同样的侧偏角，侧偏力下降。 图 4-23 影响侧偏特性的因素 a)、b)垂直载荷 c)轮胎气压 d)切向力
