起动机构造与工作原理Word格式.doc
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一、起动机的组成分类和型号
1、组成:
直流电动机--产生电磁转矩
传动装置(啮合机构)--起动时,啮合传动;
起动后,打滑脱开
控制装置(电磁开关)--接通、切断电动机与蓄电池之间的电路
2、分类
(1)按控制装置分为:
直接操纵式
电磁操纵式
(2)按传动机构的啮合方式分为:
惯性啮合式--已淘汰
强制啮合式--工作可靠、操纵方便、广泛应用
电枢移动式--结构较复杂,大功率柴油车
齿轮移动式--电磁开关推动啮合杆
减速式--质量体积小,结构工艺复杂
3、型号
(1)产品代号:
QD--表示起动机
QDJ--表示减速起动机
QDY--表示永磁起动机
(2)电压等级:
1-12V;
2-24V
(3)功率等级:
1-0~1KW;
2-1~2KW;
9-8~KW
(4)设计序号
(5)变型代号:
拼音大写字母表示,多表示电气参数的变化
QD1225--12V,1~2KW,第25次设计,普通式起动机
二、发动机的起动性能和工作特性
1、发动机的起动性能评价指标有:
(1)起动转矩
(2)最低起动转速
(3)起动功率
(4)起动极限温度
1、起动转矩
起动机要有足够大的转矩来克服发动机初始转动时的各种阻力。
起动阻力包括:
(1)摩擦阻力矩
(2)压缩阻力矩
(3)惯性阻力矩
2、最低起动转速
(1)在一定温度下,发动机能够起动的最低曲轴转速。
汽油机一般约为50~70r/min,最好70~100r/min以上。
(2)起动机传给发动机的转速要大于发动机的最低转速:
若低于这个转速,汽油泵供油不足,气流速度过低,可燃混合气形成不充分,还会使压缩行程的散热损失和
漏气损失增加,导致发动机不能起动。
3、起动功率
起动机所具有的功率应和发动机起动所必需的起动功率相匹配。
而蓄电池的容量与起动机的容量应成正比
P=(450~600)P/U
4、起动极限温度
当环境温度低于起动极限温度时,应采取起动辅助措施:
(1)加大蓄电池容量
(2)进气加热
(3)电喷车低温补偿
2、起动机的工作特性
1、起动机工作特性图
2、分析
当I=0时,M=0,所以,P=0,转速n达到最大,n=nmax(起动机空载);
当I=Imax时,n=0,所以,P=0,输出转矩达到最大M=Mmax(起动机制动)。
空载和制动的工作情况,常用来检验起动机的故障:
空载时转速低于规定值,同时电流大,说明有机械故障;
制动实验时,电源电压和电流正常,转矩下降,有电路故障
3、影响起动机工作特性的因素
(1)蓄电池的容量和充电情况
容量大,充电充足,内阻小,供给起动机电流大,起动机的功率、转速、制动力矩都大。
(2)起动电路的电阻影响
起动机内部电阻和起动线路电阻越大,起动机得输出功率、转速、制动力矩均会降低。
(3)环境温度的影响
环境温度低时,起动性能不好。
三、通用型起动机的构造
四、直流电动机
1、概述
在现代汽车中,普遍采用电力起动,它以蓄电池为电源,以直流电动机为动力,通过传动装置和控制机构
进行工作。
它在工作时有两个显著特点:
一是扭矩大;
二是工作时间短。
2、直流串励式电动机结构
(1)作用--产生转矩。
(2)要求--零件的机械强度高,电路电阻小。
(3)组成:
1、电枢
产生电磁转矩
电枢线圈是用扁铜线绕成,较粗且匝数少;
电枢轴中部位置制有螺旋齿槽,用以装置啮合器,有些起动机除
两端装有衬套外,中间还装有支承衬套。
为了防止轴向窜动,轴的前端制有槽,用于装置锁板机构,轴的后
端制有槽,用于装置止动挡圈及弹性档圈。
2、磁极
由外壳、磁极、磁场线圈等部分组成。
外壳内壁装有四个磁极(有些是二个磁极),在其上面装有磁场线圈,
相对的是同极,相邻的是异极。
磁场线圈用扁而粗的铜线(或小铜线并联的方法)绕成。
磁场线圈采用串联
或并联,一端与外壳上的绝缘接柱(即磁场接柱)相连,另一端与正电刷相连,线路连接如图所示。
由磁极、磁场绕组和机壳组成。
磁场与磁路见图。
3、电刷组件
用铜粉和碳粉(或石墨)压制而成。
一般有四个,相对的电刷为同极。
两个负电刷搭铁,两个正电刷接磁场
线圈,它们在压簧的作用下紧密地与换向器接触。
4、换向器和电刷
三、直流电动机的工作原理
将通电导线放入磁场中,导线会在磁场力的作用下做有规律的运动(其运动方向可以用电动机左手定则来判
断),这是直流电动机能够转动的基本道理。
直流电动机工作原理:
上图是最简单的直流电动机,它由磁场、电枢线圈、换向器和电刷等机件组成。
当线圈在垂直位置时,如图(a),
电刷不与换向器接触,线圈中没有电流通过,因此电枢线圈不转动。
如将电枢线圈稍向顺时针方向转过一些,
如图(b),换向器片分别与两电刷接触,线圈中有电流通过,其方向是从线圈I边流入,从Ⅱ边流出。
根据左手
定则可以判定,线圈I边向下运动,Ⅱ边向上运动,电枢线圈向顺时针方向转动。
当线圈转到如图(c)的位置时,换向器片不与电刷接触,线圈中无电流通过,此时,电枢线圈在惯性作用下
转过这个位置。
当线圈转过垂直位置时,换向器片又与两电刷接触,如图(d)所示。
但此时换向器片已经
调换了位置。
因此电流从线圈Ⅱ边流入,从I边流出。
根据左手定则可以判定,线圈I边向上运动,Ⅱ边向
下运动,电枢线圈仍向顺时针方向转动。
这样,使电流不断地通入线圈,线圈便按一定方向继续不停地转动。
一个线圈的电动机,虽能旋转,但转动力量小,转速也不稳定,而且在图(a,c)的位置时不能转动。
所以,
实际使用的起动电动机都是由较多的线圈和配有相应换向片构成,同时采用多对电磁铁来产生较强的磁场。
但其工作原理还是一样的。
四、电动机转矩自动调节特性
电动机的电磁转矩M取决于磁通φ、
电枢电流Ia的乘积,即
M=CmφIa
其中Cm-电机结构常数
1、反电动势
直流电动机拖动负载,当负载发生变化时,电动机的电枢转速、电枢电流、电磁转矩均会自动的作相应的变化,
以满足不同负载的需要。
其原理如下:
通电的线圈在磁场中受力而转动,运动的线圈切割磁力线产生电动势,电动势的方向和线圈电流方向相反,
电动势的大小为:
E反=Ceφn
其中,Ce--电机结构常数;
φ--磁极磁通;
n--电枢转速。
2、电动机工作时,电压平衡方程式为:
Ub=E反+IaRa
该公式称为电动机发电机一体公式
即电动机在一定条件下可以变成发电机,用于电机制动和储能
3、转矩自动调节过程
电枢电流为:
Ia=(Ub-E反)/Ra
分析:
当负载↓→轴上阻力矩↓→电枢转速↑→E反↑→Ia↓→电磁转矩↓→直至电磁转矩减至与阻转矩相等→电机拖动
负载以较高转速平稳运转;
当负载↑→轴上阻力矩↑→电枢转速↓→E反↓→Ia↑→电磁转矩↑→直至电磁转矩增至与阻转矩相等→电机拖动
负载以较低转速平稳运转。
五、传动装置(啮合机构--离合器)
发动机起动时,使起动机的驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合,将电动机的转矩传给飞轮;
发动机起动后,自动
切断动力传递,防止电动机被发动机带动,超速旋转而破坏。
起动机驱动齿轮与曲轴飞轮齿环之间的传动比
很大,在传动机构中设置了单向离合器,起动时传递断联系。
外形见下图。
啮合器(离合器)
啮合器有多种型式,通常汽车起动机上普遍采用超越式啮合器。
啮合器的构造如下图所示,主要由起动齿轮(小齿轮),单向滑轮,传动导管、推入弹簧和套筒等部分组成。
超越式啮合器
单向滑轮
单向滑轮的构造如下图所示,图形外座圈2与传动导管1的一端固装在一起,外座圈内部制成“+”字形空腔。
起动齿轮7的尾部成圆柱形,伸在外座圈的空腔内,使四周形成四个楔形的小腔室,内装有滚柱。
在楔形
腔室较宽的一边的座圈孔内,还装有弹簧4和压帽5,平时弹簧经压帽将滚柱压向楔形室较窄的一面。
滑轮
外包铁壳6,起密封和保护作用。
为增加承载能力,现单向滑轮内常制有五个腔室,采用扁形弹簧,不需钻孔
和压帽。
滚柱式单向离合器
1-驱动齿轮;
2-外壳;
3-十字块;
4-滚柱;
5-压帽弹簧;
6-垫圈;
7-护盖;
8-花键套筒;
9-弹簧座;
10-啮合
2-弹簧;
11-拨环;
12-卡簧
单向滑轮的工作
1、飞轮2、起动齿轮3、外座圈4、起动齿轮尾部5、滚柱6、压帽7、弹簧
离合器的作用是:
①在起动发动机时,将起动机产生的动力传给飞轮,以带动发动机起动;
②当发动机起动
后,迅速将发动机与起动机间的动力切断,避免起动机超速旋转而损坏。
离合器的工作情况如下:
当传动叉拨动套筒,推动单向离合器向后移动而使起动齿轮和飞轮环齿啮合时,起动机开关便把电路接通,
电枢开始旋转,它带动单向滑轮的外座圈转动。
在外座圈内壁的摩擦力作用下,滚柱向楔形腔室窄的一边
滚动,紧紧地卡在外座圈和起动齿轮尾部之间,从而起动齿轮同起动机一起旋转,驱动飞轮
当发动机起动后,起动齿轮被飞轮带着超速旋转。
它的转速高于电枢转速,此时,起动齿轮尾部带动滚柱克
服弹簧的张力,使滚柱向楔形腔室较宽的一边滚动,于是滚柱在起动齿轮尾部与外座圈间发生滑摩,导致起
动齿轮和外座圈以及电枢脱离联系,此时仅起动齿轮随飞轮旋转,从而避免了电枢超速旋转导线在强离心力
作用下甩出的危险,
优缺点
结构简单、加工方便,成本低;
轴向尺寸长,适用于大功率起动机。
摩擦片式离合器构造
六、控制装置(电磁开关)
电磁开关主要由电动机开关和磁力线圈组成,见下图中虚线部分所示。
电磁开关壳体的前部,装有电动机
开关的C和30接线柱和磁力线圈50接柱,活动触盘装在触杆上,与触杆上的机件绝缘,起动机不工作时,
在回位弹簧的作用下,使触盘与触点保持分开状态。
电磁开关构造(虚线部分)
控制装置作用
控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮的啮合与分离;
控制电动机电路的接通与切断。
常用的装置有机械式和电磁式
汽车上广泛使用电磁式控制装置(电磁开关)。
QD124型起动机电磁控制装置构造如下图
磁力线圈的作用
磁力线圈的作用:
是用电磁力来操纵啮合器和电动机开关工作的。
磁力线圈由导线粗、匝数少的拉动线圈和
导线细,匝数多的保持线圈组成。
拉动线圈的两端分别接在C和50接柱上。
保持线圈的两端分别接在50
接柱和搭铁上。
引铁活装在电磁开关引铁套内,引铁尾部装有连接钩,与传动杆上部相连,有些连接钩可以
借其螺纹进行调整。
减速起动机
1、传动壳(后端盖)2、啮合器及怠速齿轮3、钢珠4、回位弹簧5、电磁开关6、螺栓8、电枢7、
起动机外壳(轭)9、电刷架10、电动机前端盖11、毡垫圈12、轭及电枢13、拉紧螺栓
七、减速起动机的构造
机主要由电磁啮合开关,减速齿轮,电动机、起动齿轮(小齿轮)及单向啮合器等部分组成,如图9,10所示。
减速起动机和传统起动机一样,都是串激式起动机,它们的结构大体相似。
但是,减速起动机具有以下显著特