汽车启动系统简析参考Word下载.docx
《汽车启动系统简析参考Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车启动系统简析参考Word下载.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（2）0号图纸一份。
用AUTOCAD软件绘制，内容为能反映论文核心内容的汽车总成或部件的结构图或原理图，符合制图标准。
（3）3000字英文翻译。
主要参考
资料
扶爱民.主编《汽车发动机构造与维修》北京：
电子工业出版社，2005；
宋阳见.主编《汽车电器构造原理与维修》北京：
北京大学出版社，2009；
刘美灵.主编《汽车电气设备与维修》北京：
航空航天大学出版社，2008；
工作进度
要求
10.17-10.19确定毕业设计课题。
10.20-10.28初稿
10.29-10.30指导教师指导，修改
10.31-11.5二稿
11.6-11.11指导教师审核，修改
11.14-11.18最后定稿，完成所有文件。
课题组
其他成员
无
指导教师
（签名）
教研室主任
部门批准
（盖章）
签发日期
注：
本任务书一式三份，由指导教师填写，教研室主任审核，系部批准后下发；
学生、指导教师、系部各一份。
摘要……………………………………………………………………………………ⅠAbstract…………………………………………………………………………………Ⅱ
1、启动系统简介………………………………………………………………………1
1.1启动系统的组成与作用…………………………………………………………1
1.2起动机的启动类型………………………………………………………………2
1.3启动系统的电路图与工作原理…………………………………………………2
1.4启动机结构组成与结构图………………………………………………………3
1.5直流电动机的构造………………………………………………………………4
1.6传动机构…………………………………………………………………………7
1.7电磁开关…………………………………………………………………………8
1.8常见类型启动机结构原理及工作原理分析……………………………………92、启动系的正确使用与维护……………………………………………………………13
2.1启动系的日常使用与维护………………………………………………………13
2.2启动机的使用与维护……………………………………………………………14
3、启动机主要部件的检修………………………………………………………………14
3.1电枢的维护与检修………………………………………………………………14
3.2磁场绕组的维护与检修………………………………………………………15
3.3电刷组件的维护与检修………………………………………………15
3.4单向离合器的维护与检修…………………………………………………16
3.5电磁开关的维护与检修……………………………………………………16
3.6轴承的检修以及铜套的维护与检修………………………………………16
4、启动机常见故障原因分析与诊断……………………………………………………16
4.1启动机不转…………………………………………………………………16
4.2启动机运转无力…………………………………………………………………17
4.3启动机运空转……………………………………………………………17
4.4启动机异常发响发热………………………………………………………18
5、启动系统与启动机常见故障典型案例………………………………………………19
6、启动系统的前景与展望………………………………………………………………20
7、结论……………………………………………………………………………………21
致谢………………………………………………………………………………………21
参考文献…………………………………………………………………………………21
摘要
本文以汽车启动机为中心，将此文共分为五大部分。
首先概括性地描述了汽车启动系统的组成、工作过程以及原理，紧接着启动机作为汽车启动系统的重要组成部分，详细且全面地介绍启动机的结构组成、所起作用、主要类型以及常见几种启动机的原理图，并以原理图为契机，深刻地叙述了汽车启动机的工作过程与原理。
此论文还从汽车维修的角度出发，详实地描述了启动机主要部件维护与检修的方法，启动机常见故障的检测步骤和排除方法，最后对于汽车在现实使用中启动机所出现的启动机典型故障案例以及不良反应进行详细分析并介绍诊断与排除方法！
关键词：
启动系统；
起动机；
原理；
维护与检修；
案例；
Abstract
Inthispaper,thestart-upmachineasthecenter,willthisarticleisdividedintofivemost.Firstofallageneraldescriptionofacarstartsystemcomposition,workingprocessandprinciple,andthenstartmachineasthestart-upsystemistheimportantcomponentofdetailedandcomprehensiveintroductiontostartmachinestructure,playarole,themaintypesandtheprincipleofseveralcommonstartmachinefigure,andinprinciplethegraphisanopportunity,deepdescribedthestart-upmachineworkprocessandprinciple.Thispaper,fromtheperspectiveofcarmaintenance,detaileddescriptionofamajorcomponentsstartmachinemaintenanceandoverhaulmethod,startmachinecommonfailuredetectionstepsandeliminationmethod,andfinallyforthecarinrealuseofmachineofstartappearstartmachinetypicalfaultcasesandadversereactiontoadetailedanalysisandintroducediagnosisandeliminationmethod!
Keywords：
Startsystem;
Thestarter;
Principle;
Maintenanceandrepair;
Case;
1.启动机的相关简介
1.1启动机的组成与作用
1.1.1发动机常用的启动方式
发动机在启动时，要通过外力来带动，根据产生外力的原理不同，发动机常用的启动方式有以下三种。
（1）人力启动:
这种方式比较简单，但不方便，多用于农用车。
（2）辅助汽油机启动:
用一个专门的相对比较小的汽油机作为启动用，常用于大型的柴油机。
（3）电力启动:
电力启动方式具有操纵轻便，启动迅速、安全、可靠，可重复启动等优点，所以为现代汽车广泛采用，一般将这种电力启动机简称为启动机。
1.1.2现代汽车启动系统的组成和作用
组成：
汽车启动系统作为汽车发动机的五大系统之一，其主要由蓄电池、启动机、点火开关、启动继电器、保险等组成，而启动机则被安装在汽车发动机飞轮壳的前端盖的座孔上。
作用：
发动机在燃料供给系统、点火系统、汽缸压力正常的情况下依靠外力使汽车发动机曲轴的转速达到一定适应值即可自动运行。
因此汽车启动机的作用是通过启动机转动曲轴，从而启动发动机，发动机被启动以后，启动系统便自动停止工作。
图1.1
1.2起动机的启动类型
1.2.1按驱动齿轮啮合方式
（1）惯性啮合式启动时，依靠驱动齿轮自身旋转的惯性与飞轮齿环啮合。
惯性啮合方式结构简单，但工作可靠性较差，现很少采用。
（2）电枢移动式
靠磁极产生的电磁力使电枢作轴向移动，带动固定在电枢轴上的驱动齿轮与飞轮齿环啮合。
电枢移动式启动机其结构较为复杂，在欧洲国家生产的柴油车上使用较多。
（3）磁极移动式靠磁极产生的磁力使其中的活动铁心移动，带动驱动齿轮与飞轮齿环啮合。
磁极移动式启动机其磁极的结构较为复杂，目前采用此种结构形式的启动机已不多见。
（4）齿轮移动式靠电磁开关推动电枢轴孔内的啮合杆而使驱动齿轮与飞轮齿环啮合。
齿轮移动式其结构也比较复杂，采用此种结构的一般为大功率的启动机。
（5）强制啮合式靠电磁力通过拨叉或直接推动驱动齿轮作轴向移动与飞轮齿环啮合。
强制啮合式启动机工作可靠、结构也不复杂，因而使用最为广泛。
1.2.2按传动机构结构
（1）非减速启动机启动机与驱动齿轮之间直接通过单向离合器传动。
一直以来，汽车上使用的启动机其传动机构均为这种机构。
（2）减速启动机在启动机与驱动齿轮之间增设了一组减速齿轮。
减速启动机具有结构尺寸小、重量轻、启动可靠等优点，在一些轿车上应用日渐增多
1.2.3对启动机齿轮启动系统要求
（1）启动机的齿轮与发动机的飞轮齿圈啮合要容易，尽量不发生冲击现象。
（2）发动机启动后，启动机的小齿轮应能自动打滑或脱离啮合，以免发动机启动后飞轮带动启动机高速旋转造成事故。
（3）启动系统应结构简单、工作可靠。
（4）发动机在工作中，启动机的小齿轮不能再度进入啮合，防止发生冲击。
1.3启动系统电路图及工作原理
1.3.1启动机工作原理如下
启动系统工作原理：
当驾驶员将要启动发动机时，将点火钥匙插入点火开关，旋转点火钥匙至“ON”位置时，蓄电池给发动机电控系统供电，当旋转至“START”位置时，
汽车的启动系统工作，启动机的驱动齿轮与发动机的飞轮齿环相啮合，启动机的直流电动机旋转，从而将转矩通过齿轮与飞轮传到曲轴，而使曲轴旋转启动发动机。
1-蓄电池
2-启动机
3-启动继电器
4-点火开关
5-电流表
图
图1.2
1.4启动机结构组成与结构图
1.4.1启动机主要由直流电动机、传动机构、控制机构等组成：
图1.3
（1）直流电动机组成：
电枢、磁极、换向器、轴承、电刷与电刷架。
（其主要产生旋转转矩）。
（2）控制机构组成：
拨叉、回位弹簧、保持线圈、吸引线圈、开关壳、动触点、
静触点、螺栓。
（主要控制启动机起动电流的通断以及控制驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离）
（3）传动机构组成:
单向离合器、拨叉、回位弹簧、驱动齿轮、行星齿轮机构。
（主
要用于将电动机产生的转矩传递给飞轮以及当发动机的转速大于启动机时，离合器自动打滑退回，以防转速太快而损坏启动机）
图1.4
解释说明：
常见发动机的启动装置是以蓄电池为电源的直流电动机，其电动机的启动动力必须超过发动机气缸的压缩阻力及其它各摩擦力;
必须具有足够的起动转矩，以便使发动机达到适宜转速。
在满足转速的情况下，还应保证发动机有足够大的起动转矩，因此启动装置应尽可能小型轻量化，为此启动装置除了必须有直流电动机和相应的附属装置外，还应有把电动机的动力转矩传递给发动机的动力传动机构。
动力传动机构由飞轮齿环和电机轴上的小齿轮及行星齿轮机构、单向离合器等组成，发动机启动时，启动机驱动齿轮在电磁开关与拨叉的共同作用下，与发动机飞轮齿环相啮合，电动机转动通过减速机构减速增矩的作用，再通过小齿轮驱动发动机曲轴旋转。
1.5直流电动机的形式和构造
1.5.1直流电动机的形式
依据磁场绕组和电枢绕组连接方式的不同，起动机用直流电动机可分为并励、串励和复合三种形式，如图1.5.1所示。
汽车起动机一般采用串励式，大功率起动机多采用复励式。
图1.5
（1）串励式电动机串励式电动机的电流流向是：
蓄电池正极→磁场绕组→电刷→换向器→电枢绕组→负电刷→搭铁（蓄电池负极）。
这种方式允许流过磁场绕组的电流全部流过电枢绕组。
串励电动机开始启动时能发出最大转矩。
其输出转矩随电动机转速的升高而下降。
转矩下降是由于反电动势的结果。
（2）并励电动机并励电动机的磁场绕组与电枢绕组并联接线。
并励电动机的输出转矩不随转速的上高而下降，因为电枢产生的反电动势不会消弱磁场绕组的磁场强度。
由于并励电动机不能产生高转矩，故不能用它来做起动机。
但刮水器电动机、电动升降门窗电动机、电动调整座椅电动机等，用的都是并励电动机。
（3）复励电动机复励电动机的一部分磁场绕组与电枢绕组串联相接，而另一部分磁场绕组与蓄电池电枢绕组并联相接。
这种配置使复励电动机能发挥好的起动转矩并保持恒定的运转转速。
分路的磁场绕组用来限制起动机的转速。
1.5.2直流电动机的构造
汽车用启动电动机一般为直流电动机，主要由定子磁极、电枢、换向器以及机壳等部件组成。
（1）磁极磁极俗称定子，其作用是产生电枢转动时所需要的磁场。
根据产生磁场的方式分励磁式和永磁式两类。
励磁式定子是由固定在机壳上的磁极铁心和缠绕在铁芯上的磁场绕组组成，磁场绕组所产生的磁极应该是相互交错的。
一般采用四个磁极，功率大于7.35KW的启动机个别采用6个磁极。
图1.6
永磁式电动机不需要电磁绕组，可节省材料，而且能使电动机磁极的径向尺寸减小；
在输出特性相同的情况下起质量比励磁定子电动机减轻30％以上。
条形永久磁铁可用冷粘接粘在机壳内壁上或用片弹簧均匀地固装在启动机机壳内表面上。
由于结构、尺寸及永磁材料性能的限制，永磁启动机的功率一般不超过2KW。
（2）电枢与换向器电枢是直流电动机的旋转部分，包括电枢轴、换向器、铁心和外壳等部件组成。
为了获得足够的电磁转矩，通过电枢绕组的电流一般为200到600A，因此电枢绕组采用较粗的矩形裸铜线绕成成型绕组。
为了防止裸铜线绕组间短路，在铜线与铜线之间、铜线与铁心之间用绝缘性能较好的绝缘纸隔开。
电枢绕组的绕制方式有叠绕法和波绕法两种。
叠绕法中绕组的两端线头分别接相邻的两个换向器铜片。
此种绕发指在一对正负电刷之间的导线，电流方向一致。
波绕法指绕组一段线头接的换向器铜片与另一端线头接的换向器铜片相隔90度或180度。
采用此种绕发的电枢转到某一位置时，因为某些绕组两端线头接到同极性电刷上，会造成一些绕组没有电流。
但由于波绕法的绕组电阻较低，所以常采用。
（3）电刷与电刷架用来联接磁场绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上产生的电磁力矩保持固定方向。
电
刷用含铜石墨制成，装在端盖上的电刷架中，通过电刷弹簧保持与换向片之间具有适当的压力。
电动机内装有四个电刷架，其中两个电刷架与机壳直接相连构成电路搭铁，称为搭铁电刷架。
图1.7
电刷架一般为框架结构，其中正极刷架与端盖绝缘地固装，负极刷架直接搭铁。
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。
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%，并且要求电刷电刷架内无卡滞现象，否则需要进行修磨或更换。
1.6传动机构
1.6.1发动机对传动机构的要求
（1）起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮齿轮啮合要平稳，不能发生冲击现象。
（2）由于发动机的驱动齿轮与发动机的飞轮齿圈速比很大（一般大于15），因此发动机启动后，驱动齿轮应能自行打滑或脱离啮合，以免发动机带动起动机电枢高速旋转，造成电枢绕组“飞散”的事故。
（3）因为起动机是点火开关控制的，所以当发动机工作时，要防止点火开关误操作，使起动机的驱动齿轮再次与发动机的飞轮啮合，导致起动机与发动机的飞轮齿圈的损坏。
1.6.2常见的起动机单向离合器
通常启动机传动机构又称啮合机构或啮合器，其主要组成部分是单向离合器。
其作用是：
启动时将电枢的电磁转矩传递给发动机飞轮，而在发动机启动后，就立即打滑，以防止发动机飞轮带动启动机电枢高速旋转而造成飞散事故。
启动机常见的单向离合器有：
滚柱式、磨擦式、扭簧式、棘轮式等几种式。
图1.8
滚柱式离合器的工作原理
图1.9
柱式单向离合器材
滚柱式单向离合器的结构，如图3—3所示，驱动齿轮1与外壳2连接成一体，外壳内装有十字块3，十字块3与花键套筒10固定连接，在外壳2与十字块形成的四个楔形槽内分别装有一套滚柱4及压帽与弹簧5，外壳2与护盖6相互密封，在花键套筒10外面套有移动衬套9及缓冲弹簧8。
整个单向离合器总成利用花键套筒10套在电枢轴的花键上，单向离合器总成在传动拨叉作用下，可以在电枢轴上轴向移动，也可以随电枢轴转动。
柱式单向离合器工作原理如图3—3所示，发动机启动时，电枢轴通过花键套筒带动十字块旋转，这时滚柱8在摩擦力作用下，滚入楔形槽的窄端，将十字块1与外壳4形成一体，于是将转矩传给了驱动齿轮5，带动飞轮齿圈6转动，启动发动机。
动机启动后，随着曲轴转速升高，飞轮齿圈将带动驱动齿轮高速旋转，当其转速大于十字块转速时，在摩擦力作用下，滚柱滚入楔形槽的宽端而打滑，这样转矩不能从驱动齿轮传给电枢轴，从而防止了电枢超速飞散。
滚柱式单向离合器结构简单，工作可靠，但传递转矩受限制。
1.7电磁开关
磁开关安装在启动机的上部，用来控制启动机驱动齿轮与飞轮的啮合与分离，以及电动机电路的接通和关断，电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、活动铁芯、接触盘、触点等组成。
对于汽油发动机用启动机、电磁开关内还有点火线圈附加电阻短路触点，通过电磁开关外壳上的接线柱与点火线圈初级绕组相连。
图1.10
图1.7所示，接通启动开关后，吸引线圈和保持线圈通电，在吸引线圈和保持线圈电磁力的共同作用下，使活动铁芯克服弹簧力右移，活动铁芯带动拨叉移动，将驱动齿轮推
向飞轮，当驱动齿轮与飞轮啮合时，接触盘也被活动铁芯推至与触点接触位置，使启动机通入启动电流，产生电磁转矩启动发动机。
接触盘接触后，吸引线圈被短路，活动铁芯靠保持线圈的电磁力保持其啮合位置。
启动机启动后，断开启动开关，此时流经电磁
线圈电流为：
蓄电池正极→接线柱12→接触盘11→接线柱14→吸引线圈6→保持线圈5→搭铁→蓄电池负极。
由于吸引线圈产生了与保持线圈相反方向的磁[x2]?
通，两线圈电磁力相互抵消，活动铁心在弹簧力的作用下回位，使驱动齿轮退出啮合状态；
接触盘同时回位，切断启动机电路，启动机便停止工作。
1.8常见类型启动机结构原理图及工作原理分析
1.8.1启动机控制电路
图1.11
启动机控制电路分析：
启动时，点火开关旋转至“ST”位置，这时电流经蓄电池正极—点火开关—吸拉线圈—C接住—励磁绕组—电枢，另一部分经50#接住—保持线圈—搭铁—回蓄电池，在此时直流电动机缓慢转动，同时吸拉线圈与保持线圈产生同向磁力，将导电盘向左移动，而驱动齿轮在拨叉、拨环及铁芯的作用下向右移动，使启动机的驱动齿轮与飞轮的齿环完全啮合。
而铁芯在磁场力的作用下，将30#接住与C接住接通，与此同时，吸拉线圈被导电盘短路，只有保持线圈还产生磁场力使驱动齿轮与飞轮结合，从而大电流经蓄电池正极—30#接住—导电盘—C接住—励磁绕住—电枢—搭铁
—蓄电池负极，则启动机快速旋转，通过启动机传动机构将转矩传给曲轴，保证能够启动发动机;
启动着车后，当发动机飞轮的转速大于驱动齿轮的转速时，单向离合器大滑从而切断驱动齿轮与飞轮之间的动力传递而保护启动机。
松开点火钥匙，50#接住断电，然而由于导电盘的惯性作用，电流经蓄电池正极—30#接住—吸拉线圈—保持线圈—搭
铁，此时吸拉线圈与保持线圈产生相反的磁场力使导电盘与接线柱断开，同时在弹簧的作用下，铁芯迅速回位，启动机的主电路被切断，启动完毕。
1.8.2带启动继电器的启动控制电路
图1.12
启动时，点火钥匙旋转至“ST”位置，接通启动继电器的线圈电路，线圈产生磁场力而将继电器的主触点闭合，从而启动机的主电路导通，则电磁开关使驱动齿轮与飞轮啮合，导通直流电动机电路，使电动机产生转矩。
启动后，点火开关自动回位，截断启动继电器线圈的电路，触点打开，从而切断电磁开关中保持线圈的电流，继而切断了电
动机的电流。
利用启动继电器控制电磁开关与直流电动机电流的导通与截止，减少了流过启动开关处的电流，降低点火开关触点烧损，延长点火开关的使用寿命。
1.8.3保护继电器的工作原理
图1.13
工作原理：
当发动机启动后，发电机中性点输出电压，使保护继电器中的线圈流过电流，产生磁场，使K2断开，故启动继电器中的线圈形成断路，使K1断开，从而断开启动机中的电流。
在启动开关没有断开的情况下，保护启动机。
1.8.4减速启动机：
减速启动机电路
图1.14
按减速启动机齿轮减速器的传动方式，有外啮合式，内啮合式和行星齿轮减速器三种形式。
如果采用高速、低转矩的汽车启动机，如在功率相同的情况下，其重量与结构的复杂性将大大降低。
但是启动机的启动转矩如果过小，很难满足启动机的启动要求，因此利用转速较低，转矩大的减速起动机，虽然其比前者结构较复杂些，但有利于发动机的启动，因为减速启动机在直流电动机电枢轴与单向离合器之间增设了一个减速装置。
2启动系的正确使用与维护
2.1启动系的日常使用与维护
启动系主要维护的是启动机
启动机要完成的任务只有一个，那就是启动发动机。
在启动发动机之后的其它时间里，启动机不再向发动机飞轮齿圈提供驱动力矩。
但是，大家必须正确认识启动机的作用，既不能夸大也不能低估其重要性，毕竟发动机不能启动，汽车就不可能运行。
要让启动机正常工作只需要满足两个条件：
一是在启动时蓄电池能为其提供较大的瞬间脉冲电流；
二是启动机的工作环境必须干燥洁净。
第一个条件相对来说是比较容易满足的。
首先要保证蓄电池接线端的夹钳清洁并且
连接牢固，这样蓄电池就能向启动机提供所需的大电流。
其次，蓄电池必须能够通过负载测试，并具有一定的电压缓冲能力。
此外，启动机的电路连接必须保持牢固和清洁，启动机与蓄电池之间笨重的电缆连接状况也必须保持良好。
只要线路上存在接线端，务必保证这些接线端的连接保持牢固和清洁。
与交流发电机一样，启动机的接地线路也经过发动机外壳。
因此，在保证启动机安装支承部件清洁且连接牢固的同时，还应检查发动机与蓄电池间接地线路的状况是否良好。
任何原因引
升级会员 