1、课题一 起动系统的构造,单元三,目 录,课题一、起动系统构造课题二、起动系统的故障诊断与维修,一、起动系统构造,一、起动系统的功用与组成 二、起动机的结构与类型 三、直流电动机 四、起动机的传动机构 五、起动机的操纵机构 六、减速起动机 七、起动机的型号,一、起动系统的功用与组成,起动系统的功用：通过转动曲轴起动发动机，发动机起动之后，起动系统便立即停止工作。 发动机常用的起动方式：人力起动、辅助汽油机起动和电力起动机起动。 电力起动机起动方式的特点：是由直流电动机通过传动机构将发动机起动，它具有操作简单、体积小、质量轻、安全可靠、起动迅速并可重复起动等优点。 提示：手动变速器车辆起动系统出现
2、故障时，可通过手摇、车拖、人推、溜坡等应急方法来起动发动机。 电力起动系统组成：由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关等组成。见图3.1,二、起动机的结构与类型,由直流电动机、传动机构和操纵机构三部分组成。见图3.2,1、起动机的组成：,二、起动机的机构与类型,（1）直流电动机电动机的作用：是将蓄电池输人的电能转换为机械能，产生电磁转矩。 （2）传动机构 传动机构又称起动机离合器、啮合器。 传动机构的作用：在发动机起动时使起动机轴上的小齿轮啮人飞轮齿圈，将起动机的转矩传递给发动机曲轴，在发动机起动后又能使起动机小齿轮与飞轮齿图自动脱开。 （3）操纵机构（控制装置）操纵机构的作用：用来接通和断开
3、电动机与蓄电池之间的电路。对于传统点火系统，起动机工作时操纵机构还能短接点火线圈的附加电阻，以增加起动时的点火能量。,1、起动机的组成：,二、起动机的结构与类型,2、起动机的类型： ( 1 )按电动机磁场产生方式分类 励磁式起动机：一般采用串励直流电动机，各型号的结构相差不大。 永磁式起动机：以永磁材料为磁极，由于电动机中无磁极绕组，故可使起动机结构简化，体积和质量都可相应减小。 ( 2 )按操纵机构分类 直接操纵式起动机：是由脚踏或手拉杠杆联动机构直接控制起动机的主电路开关来接通或切断主电路，也称机械式起动机。 特点：这种方式虽然结构简单、工作可靠，但由于要求起动机、蓄电地靠近驾驶室，而受安
4、装布局的限制，并已操作不便，已很少采用。 电磁操纵式起动机：是由按钮或点火开关控制继电器，再由继电器控制起动机的主开关来接通或切断主电路，也称电磁控制式起动机。 特点：这种方式可实现远距离控制，操作方便，在现代汽车上广泛采用。,二、起动机的结构与类型,2、起动机的类型： ( 3 )按传动机构的啮合方式分类 惯性啮合式起动机： 起动机旋转时，其啮合小齿轮靠惯性力自动啮人飞轮齿圈、起动后，小齿轮又借惯性力自动与飞轮齿圈脱离。 特点：结构简单，但不能传递较大的转矩，而且可靠性较差，已很少采用。 强制啮合式起动机：强制啮合式起动机是靠人力或电磁力拉动杠杆强制小齿轮啮人飞轮齿圈的。 特点：结构简单、动作
5、可靠、操作方便，仍被现代汽车所采用。 电枢移动式起动机：是靠起动机磁极磁通的吸力，使电枢沿轴向移动而使小齿轮啮人飞轮齿圈的，起动后再由回位弹簧使电枢回位，让驱动齿轮退出飞轮齿圈。 特点：多用于大功率的柴油发动机上。 齿轮移动式起动机：它是由电磁开关推动安装在电枢轴孔内的啮合杆，而使小齿轮啮入飞轮齿圈的。 减速式起动机 ：是靠电磁吸力推动单向离合器，使小齿轮啮入飞轮齿圈的。 结构特点：在电枢和驱动齿轮之间装有一级减速齿轮（一般转速比为34），它的优点是：可采用小型高速低转矩的电动机，使起动机的 体积减小、质量约减少3，并便于安装；提高了起动机的起动转矩，有利于发动机的起动；电枢轴较短，不易弯曲；
6、减速齿轮的结构简 单、效率高，保证了良好的机械性能。,三、直流电动机,1. 串励直流电动机的构造串励直流电动机组成：由电枢、磁极、换向器等主要部件构成。,三、直流电动机,1. 串励直流电动机的构造,( 1 )电枢 电枢组成：是直流电动机的旋转部分，包括电枢轴、换向器、电枢铁心、电枢绕组。见图3.3 提示：起动机工作电流较大，发动机出现故障时，使用起动机频繁起动，很快就会使蓄电池亏电。,三、直流电动机,1. 串励直流电动机的构造,电枢绕组的常见故障有匝间短路、断路或搭铁等。 万用表检查电枢绕组是否搭铁，检查方法：见图3.4。换向器故障多为表面烧蚀、云母片突出等。轻微烧蚀用“00”号砂纸打磨即可，
7、严重烧蚀或失圆（径向国跳动0.05MM）时应精加工，但加工后换向器铜片厚度不得少于2mm。云母片如果高于钢片也应车削修整，但云母片是否割低要看具体的起动机。一般进口小汽车用起动机云母片低于钢片，检修时，若换向器钢片间槽的深度小于0.2mm，就需用锯片将云母片割低至规定的深度。,三、直流电动机,1. 串励直流电动机的构造,( 2 )磁极 磁极组成：是电动机的定子部分，它由固定在机壳上的磁极（定子）铁心和磁场绕组组成，见图3.5。磁极一般是4个，两对磁极相对交错安装在电动机定于内壳上，定子与转子铁心形成的磁回路见图3.6，低碳钢板制成的机壳也是磁路的一部分。4个励磁线圈有的是互相串联后再与电枢绕组
8、串联，有的是每2个分别串联再井联后而与电枢绕组串联，见图3.7。,三、直流电动机,1. 串励直流电动机的构造,( 2 )磁极起动机内部接线见图3.8，励磁绕组一端接在外壳的绝缘接线柱上，另一端与两个非搭铁电刷相连，当起动开关接通时； 起动机的电路为：蓄电池正极一接线柱1励磁绕组4电刷6电枢绕组搭铁电刷5搭铁蓄电池负极。 励磁绕组的常见故障：接头脱焊、绕组短路、断路或搭铁等。接头松脱故障，解体后可直接看到，绕组搭铁与否可用万用表的欧姆挡测量绕组端子与外壳之间的电阻。 电动机定子的检查：见图3.9。,三、直流电动机,1. 串励直流电动机的构造,( 3)电刷架与电刷 电刷架一般为框式结构，其中正极刷
9、架与端盖绝缘地固装，负极刷架直接搭铁，见图3.10。电刷置于电刷架中，电刷由铜粉与石墨粉压制而成，呈棕红色。刷架上装有弹性较好的盘形弹簧。 对电刷的要求：电刷的高度一般不应低于标准的2/3，电刷的接触面积不应少于75，并且要求电刷在电刷架内无卡滞现象，否则需进行修磨或更换。 电刷的检修：用万用表的欧姆挡或试灯法可检查绝缘电刷架的绝缘性。最后用弹簧种测电刷弹簧的弹力，若不符合要求应予以更换或修理。,三、直流电动机,2. 串励直流电动机的工作原理,(1)电磁转矩的产生 它是根据带电导体在磁场中受到电磁力作用的这一原理而制成的。 工作原理：如图3.11所示。电动机工作时，电流通过电刷和换向片流人电枢
10、绕组。如图3.11（A）所示，换向片 A与正电刷接触，换向片 B与负电刷接触，绕组中的电流从 A，根据左手定则判定绕组匝边ab、cd均受到电磁力F的作用，由此产生逆时针方向的电磁转矩M使电枢转动；当电枢转动至换向片A与负电刷接触，换向片 B与正电刚接触时，电流改由A，见图3.11（B），但电磁转矩的方向仍保持不变；使电枢按逆时针方向继续转动。由此可见，直流电动机的换向器可将电源提供的直流电转换成电枢绕组所需的交流电，以保证电枢所产生的电磁力矩的方向保持不变，使其产生定向转动。但实际的直流电动机为了产生足够大且能保持转速稳定的电磁力矩，其电枢上绕有很多组线圈，换向器的铜片也随其相应增加。,三、直
11、流电动机,2. 串励直流电动机的工作原理,(1)电磁转矩的产生,三、直流电动机,2. 串励直流电动机的工作原理,(2)直流电动机转矩自动调节原理,根据上述原理分析，即 Ef= Cen 式中Ce电机的结构常数。由此可推出电枢回路的电压平衡方程式，即 UEfIsRs 式中Rs电枢回路电阻，其中包括电枢绕组的电阻和电刷与换向器的接触电阻。在直流电动机刚接通电源的瞬间，电枢转速为0，电枢反电动势也为0，此时，电枢绕组中的电流达到最大值，即smUR，将相应产生最大电磁转矩，即Max。，若此时的电磁转矩大于电动机的阻力矩MZ，电枢就开始加速转动起来。随着电枢转速的上升，Ef增大，Is下降，电磁转矩时也就随
12、之下降。当M下降至与M2相平衡（M=Mz）时，电枢就以此转速运转。如果直流电动机在工作过程中负载发生变化，就会出现如下的变化：工作负载增大时，MMznEfIsMM=Mz，达到新的稳定；工作负载减小时，MMnEfIsMM=Mz，达到新的稳定。 当负载变化时，电动机能通过转速、电流和转矩的自动变化来满足负载的需要，使之能在 新的转速下稳定工作。因此直流电动机具有自动凋节转矩功能。,三、直流电动机,3.起动机的工作特性,起动机的特性曲线:起动机的转矩、转速、功率与电流的关系称为起动机的特性曲线。,三、直流电动机,3.起动机的工作特性,(1) 转矩特性串励直流电动机的转矩可表示为M=CmIs=C1Cm
13、Is2可见，在磁极未饱和的情况下，串励直流电动机的电磁转矩M与电枢电流Is的平方成正比。,三、直流电动机,3.起动机的工作特性,(2) 机械特性 串励直流电动机转速与电枢电流IS的关系式为相比而言，串励电动机在磁极于饱和时，由于不为常数，当IS增加，即电磁转矩增大，由于与IS(RS +RJ) 同时随之增加，因此，电枢转速随IS(M) 的增大下降较快，故具有较软的机械特性，见图3.13.从机械特性同样看出，串励直流电动机具有轻载转速高、重载转速低的特点。重载转速低，可以保证电动机在起动时（重载）不会超出允许功率而烧毁，使起动安全可靠。这是起动机采用串励直流电动机的又一原因。但由于其轻载或空载时转
14、速很高，容易造成“飞散事故，故对于功率较大的串励直流电动机，不允许在轻载或空载下运行。,三、直流电动机,3.起动机的工作特性,(3) 功率特性 起动机功率由电动机电枢转矩M和电枢的转速来确定，即由转矩特性、机械特性及上式可得到起动机特性曲线，见图 3.14。在完全制动状态（=0）和空载（M=0）时，起动机的功率等于零，电枢电流接近制动电流的一半时，电动机输出功率最大。由于起动机起动时间很短，起动机可以最大功率运转，因此将其最大功率作为额定功率。起动机功率必须保证发动机能够迅速可靠起动，若功率不够将会增加起动次数，缩短蓄电池的寿命，增加燃料消耗与低温下发动机零件的磨损。起动发动机所必需的功率，取
15、决于发动机的最低起动转速和起动阻力矩。,三、直流电动机,3.起动机的工作特性,影响起动机功率的因素主要有：接触电阻和导线电阻的影响。电刷与换向器接触不良、电刷弹簧张力减弱以及导线与蓄电池接线柱连接不牢，都会使电阻增加；导线过长以及导线截面积过小也会造成较大的电压降，由于起动机工作时电流特别大，这些都会使起动机功率减小。 蓄电池容量的影响。蓄电池容量越小，其内阻越大，内阻上的电压降也越大，因而供给起动机的电压降低，也会使起动机功率减小。温度的影响。当温度降低时，由于蓄电池电解波动度增大，内阻增加，会使蓄电地容量和端电压急剧下降，起动机功率将会显著降低。,四、起动机的传动机构,起动机的传动机构组成
16、：是起动机的主要组成部件，它包括离合器和拨叉两个部分。 离合器的作用：将电动机的电磁转矩传递给发动机使之起动，同时又能在发动机起动后自动打滑，保护起动机不致飞散损坏。 拨叉的作用：使离合器做轴向移动，将驱动齿轮啮人和脱离飞轮齿圈。工作过程： 发动机起动时，按下按钮或起动开关，线圈通电产生电磁力将铁心吸人，于是带动拨叉转动，由拨叉头推出离合器，使驱动齿轮啮人飞轮齿圈、发动机起动后，只要松开按钮或开关，线圈即断电；电磁力消失，在回位弹簧的作用下，铁心退出，拨叉返回，拨叉头将打滑工况下的离合器拨回，驱动齿轮脱离飞轮齿圈。传动机构中的离合器类型:分为滚柱式离合器、摩擦片式离合器、弹簧式离合器几种。,四
17、、起动机的传动机构,1. 滚柱式离合器,滚柱式离合器的构造：见图3.15。 构造：驱动齿轮采用40号中碳钢经加工淬火而成，与外壳连成一体。外壳内装有十字块和4套滚柱及弹簧，十字块与花键套筒固定连接，壳底与外壳相互折合密封。花键套筒的外面装有缓冲弹簧及衬圈，末端困装着拨环与卡圈。整个离合器总成利用花键套筒套在起动机轴的花键部位上，可以做轴向移动和随轴移动。,四、起动机的传动机构,1. 滚柱式离合器,滚柱式离合器的工作原理：在图3.16（A）中，发动机起动时，经拨叉将离合器沿花键推出，驱动齿轮啮人发动机飞轮齿圈。由于十字块处于主动状态，随电动机电枢一起旋转，促使4套滚柱进人槽的窄端，将花键套筒与外
18、壳挤紧，于是电动机电枢的转矩就可由十字块经滚柱离合器外壳传给驱动齿轮，从而达到驱动发动机飞轮齿圈旋转、起动发动机运转的目的。在图3.16（b），发动机起动后，飞轮齿圈的转速高于驱动齿轮，十字块处于被动状态，促使滚柱进人槽的宽端而自由滚动，只有驱动齿轮随飞轮齿圈作高速旋转，起动机转速并不升高，在这种离合器打滑的状态下，可以防止电枢超速飞散的危险。起动完毕，由于拨叉回位弹簧的作用，经拨环使离合器退回，驱动齿轮完全脱离飞轮齿圈。,四、起动机的传动机构,1. 滚柱式离合器,滚柱式离合器的特点：结构简单、坚固耐用、体积小、质量轻、工作可靠等优点，因此得到广泛采用。其不足之处是不能用于大功率起动机上。,四
19、、起动机的传动机构,2. 摩擦片式离合器,该离合器的驱动齿轮与外接合鼓做成一个整体，见图3.17。 构造：在外接合鼓的内壁有4道轴向槽沟，钢质被动摩擦片利用外围4个齿插装其中。在花键套筒的一端表面也有3条螺旋花键，其上套着内接合鼓。内接合鼓的表面也有4条轴向槽沟，用钢或青铜制造的主动摩擦片利用内圆4个齿套装在沟槽内。主动摩擦片和被动摩擦片彼此相间地排列组装。内接合鼓的外面装有缓冲弹簧，端部固装着拨环。,四、起动机的传动机构,2. 摩擦片式离合器,工作原理：离合器总成在起动机不工作时，主、被动摩擦片之间处于放松无摩擦力状态。发动机起动时，通过拨叉推动拨环使内接合鼓沿3条螺旋花键向外移动，主动和被
20、动摩擦片相互压紧，具有了摩擦力。当驱动齿轮咽人飞轮齿圈时，就能利用起动机转矩驱动曲轴旋转。发动机起动后，驱动齿轮被飞轮齿圈带动作高速旋转，在惯性力和拨叉返回的作用下，内接合鼓沿3条花键向内移动，于是主动摩擦片和被动摩擦片之间的摩擦力消失而打滑，防止了电枢超速飞散的危险。摩擦片式离合器特点：具有传递大转矩、防止超载损坏起动机的优点，多用在大功率起动机上。由于摩擦片容易磨损而影响起动性能，需要经常检查、调整或更换摩擦片。结构比较复杂，耗用材料较多，加工费时，不便于维修。,四、起动机的传动机构,3. 弹簧式离合器,弹簧式离合器的主动套筒套装在电枢轴的花键上，见图3.18。 构造：小齿轮套筒套在电枢轴
21、的光滑部分，在小齿轮套筒与主动套筒外国上装有驱动弹簧，驱动弹簧内径略大于两套简的外径。,四、起动机的传动机构,3. 弹簧式离合器,工作原理：起动发动机时，传动叉拨动滑环，并压缩弹簧，推动离合器移向飞轮齿圈一端，使小齿轮啮人飞轮齿圈。电枢旋转时带动主动套筒，在摩擦力的作用下，驱动弹簧被扭紧，将两个套筒抱死，起动机转矩便由此传给飞轮。起动机起动后，驱动小齿轮和飞轮齿圈的主动与从动关系改变，啮合器因驱动弹簧被放松而打滑，从而使电枢轴避免了超速运转的危险。弹簧式离合器的特点：有结构简单、制造工艺简单、成本低等优点，但由于驱动弹簧所需留数较多，使其轴向尺寸增大。,五、起动机的操纵机构,起动机的电磁开关与
22、电磁式拨叉合装在一起，利用衔铁控制，分为直接控制式电磁开关和带起动继电器式电磁开关。,五、起动机的操纵机构,直接控制式电磁开关 直接控制式电磁开关电磁控制强制啮合式起动机采用电磁控制电路。电磁控制电路：见图3.20。,五、起动机的操纵机构,2. 带起动继电器控制的电磁开关,QD124型起动机采用带起动继电器控制的电磁开关，其控制电路：见图3.21,六、减速起动机,根据减速机构可分三种类型:外啮合式、内啮合式和行星齿轮啮合式。,六、减速起动机,外啮合式减速机构结构特点：在电枢轴和起动机驱动齿轮之间利用惰轮作中间传动，巨电磁开关铁心与驱动齿轮同轴心，直接推动驱动齿轮进人啮合，无需拨叉，见图 3.2
23、2。该起动机的外形与普通的起动机有较大的差别。但有些外啮合式减速机构中间不加信轮，驱动齿轮必须通过拨叉拨动才能进行啮合。,六、减速起动机,内啮合式减速机构特点：传动中心距小，可有较大的减速比，故适用于较大功率的起动机。但内啮合式减速机构的驱动齿轮仍须拨叉拨动进行啮合，因此，该起动机的外形与普通起动机相似。,六、减速起动机,行星齿轮减速机构特点：结构紧凑、传动比大、效率高。由于输出轴与电枢轴同心、同旋向，电枢轴无径向载荷，可使整机尺寸减小，除了结构上增加行星齿轮减速机构之外，由于行星齿轮式减速起动机的轴向位置结构与普通起动机相同，因此配件可通用。行星齿轮啮合式减速机构见图3.24,七、起动机的型号,例如；QD124表示额定电压为12V、功率为12kW、第四次设计的起动机。1 2 3 4 5 第1部分为产品代号：起动机的产品代号 QD、QDJ、QDY分别表示起 动机、 减速起动机及永磁起动机。 第2部分为电压等级代号1表示12V；2表示24V；3表示6V。 第3部分为功率等级代号：其含义见表3.1 第4部分为设计序号。 第5部分为变形代号。,
