起动系统1.docx

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起动系统1

一体化教学教案首页

课程

汽车电气设备检修一体化项目教程

授课

教师

温济兴

课题

项目三诊断与排除汽车起动系统故障

分课题

1.起动机的结构、原理与检修…

授课班级

13高汽

授课

日期

3.24-3.28

课时

理论4

实操4

教学

目的

专业

理论

知识

1）起动机的组成及分类。

2）起动机的结构、工作原理及工作特性。

3）起动机的检修及性能测试方法

实际

操作

技能

1）起动机拆装、检查、检测、磁力开关检测、起动断电器检测

2）起动系统电路连接、空转试验

重点

起动机的结构、工作原理

难点

起动机的检修及性能测试

教学场地与教具

多媒体教室、汽车电气设备实训室，起动机、万用表

教学回顾

1、电压调节器的功用、分类

2、电压调节器的基本工作原理和检测

说明

审阅签名：

年月日

教学过程（代号A—4）

第1页

课题

★教学组织（5分钟）

点名考勤，检查学生仪容仪表，并作好登记，准备好教具、多媒体教学设备等。

★入门指导（175分钟）

一、教学回顾：

1、电压调节器的功用、分类

2、电压调节器的基本工作原理和检测

二、引入新课

1．发动机的起动是由哪个系统来实现的，它又是怎样实现的？

2.起动系有何作用？

3.起动系由哪些方面组成？

三、新课讲解

（一）课题分析

起动系统单元一这一章节主要介绍的是起动机的结构组成及起动机工作原理，以及介绍了对起动机个部件的检修

（二）.相关理论知识

1、概述

要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须用外力转动发动机的曲轴，使气缸内吸入（或形成）可燃混合气并燃烧膨胀，工作循环才能自动进行。

曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。

起动转矩：

曲轴在外力作用下开始转动到发动机正常运转，必须克服气缸内被压缩气体的阻力和发动机本身及其附件内相对运动的零件之间的摩擦阻力。

克服这些阻力所需的力矩称为起动转矩。

起动转速：

保证发动机顺利起动所需的曲轴转速称为起动转速。

车用汽车油机在0～20℃的气温下，一般最低起动转速为30～40r/min。

为使发动机能在更低气温下迅速起动，要求起动转速能达30～40r/min。

车用柴油机所要求的起动转速较高，达150～300r/min。

起动方式：

常用的方法有电力起动和手摇起动两种。

手摇起动只需将起动手柄端头的横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内，以人力转动曲轴。

此方法操作不便，但加重了驾驶员的劳动强度。

电力起动是用电动机作机械动力，当电动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转。

电动机本身又以蓄电池作为能源。

电力起动系由起动机和控制电路两大部分组成。

具体地说包括：

蓄电池、起动机、起动继电器和点火开关组成，如图4-1所示。

它们的作用是：

起动机产生力矩，通过小齿轮驱动发动机飞轮转动，使发动机起动；控制电路用来控制起动机的工作。

2、起动机的组成、结构和工作原理

起动机由直流电动机、传动机构和操纵机构三部分组成

直流电动机的作用是将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生电磁转矩。

传动机构：

由单向离合器与驱动齿轮、拨叉等组成。

其作用是在起动发动机时使驱动齿轮与非轮齿圈相啮合，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驱动齿轮与飞轮自动脱离，在它们脱离过程中，发动机飞轮反拖驱动齿轮时，单向离合器使其形成空转，避免了飞轮带动起动机轴旋转。

操纵机构：

主要是指起动机的电磁开关，用来接通或断开电动机与蓄电池之间的电路。

（1）、直流电动机

功用：

将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生电磁转矩

结构:

由电枢（转子）、磁极（定子）、换向器和电刷等主要部件构成。

1）电枢

直流电动机的转动部分称为电枢，又称转子。

转子由外圆带槽的硅钢片叠成的铁心、电枢绕组线圈、电枢轴和换向器组成。

如图4-3所示。

为了获得足够的转矩，通过电枢绕组的电流较大（汽油机为200～600A；柴油机可达1000A），因此，电枢绕组采用较粗的矩形裸铜漆包线绕制为成型绕组。

2）磁极

磁极由固定在机壳内的磁极铁心和磁场绕组线圈组成。

如图4-4所示。

磁极一般是4个，两对磁极相对交错安装在电机的壳体内，定子与转子铁心形成的磁通回路见图4-5所示，低碳钢板制成的机壳也是磁路的一部分。

4个励磁线圈有的是相互串联后再与电枢绕组串联（称为串联式），有的则是两两相串后再并联，再与电枢绕组串联（称混联式），如图4-6bc所示。

起动机内部线路连接如图4-6a所示。

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接。

当起动开关接通时，电动机的电路为蓄电池正极→接线柱2→励磁绕组3→电刷6→换向器和电枢绕组5→搭铁电刷4→搭铁→蓄电池负极。

3）电刷与电刷架

如图4-7所示，电刷架一般为框式结构，其中正极电刷架绝缘地固定在端盖上，负极电刷架与端盖直接相连并搭铁。

电刷置于电刷架中，电刷有铜粉与石墨粉压制而成，呈棕黑色。

电刷架上有较强弹性的盘形弹簧。

4）换向器

作用：

向旋转的电枢绕组注入电流。

它由许多截面呈燕尾形的铜片围合而成，如4-8所示。

铜片之间由云母绝缘。

云母绝缘层应比换向器铜片外表面凹下0.8mm左右，以免铜片磨损时，云母片很快突出。

电枢绕组各线圈的端头均焊接在换向器的铜片上。

工作原理:

（1）电磁转矩的产生

它是根据载流导体在磁场中受到电磁力作用而发生运动的原理工作的。

如图4-9a所示,为一台最简单的两极直流电动机模型。

根据左手定则判定ab、cd两边均受到电磁力F的作用，由此产生逆时针旋转方向的电磁转矩Ｍ使电枢转动。

其换向方法如图4-9b所示。

实际的电枢上有很多线圈，换向器铜片也有相应的对数。

工作特性：

（1）工作特性曲线：

起动机的转矩、转速、功率与电流的关系称之为起动机的特性曲线。

串励直流电动机的特点是起动转矩大，机械特性软（电枢转速随其负载增大而降低，随其负载的减小而上升）。

转矩特性：

在磁路未饱和的情况下，串励直流电动机的转矩Ｍ与电枢电流的平方I2S成正比。

（2）影响起动机功率的主要因素

（1）蓄电池容量的影响:

蓄电池容量越小，其内阻越大，放电时产生的电压降越大，因而供给起动机的电压降低，使起动机输出的功率减小。

（2）环境温度影响:

当温度降低时，由于蓄电池电解液密度增大，内阻增大，会使蓄电池容量和端电压急剧下降，起动机功率将会显著下降。

（3）接触电阻和导线电阻:

电刷与换向器接触不良、电刷压簧弹力下降、电刷过短以及导线与蓄电池接线柱接触不良，都会使工作线路电阻增加；导线过长以及导线横截面积过小也会造成较大的电压降，由于起动机工作电流特别大，这些都会使起动机功率减小。

（2）、传动机构

传动机构指使起动机的驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合传动及分离的机构。

作用：

起动时，使起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮齿环啮合，将电动机产生的转矩传递给飞轮；

起动后，自动切断动力传递，防止电动机被发动机带动超速运转而遭到损坏。

组成：

传动机构由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成，安装在转子轴的花键部分。

种类：

滚柱式单向离合器、摩擦片式单向离合器、弹簧式单向离合器。

滚柱式单向离合器外形如图4-14所示，其结构如图4-15所示，传动套筒8内具有花键槽，与电枢轴上的外花键相配合。

起动小齿轮1套在电枢轴的光滑部分上。

在传动套筒的另一端，活络地套着缓冲弹簧压向右方，并有卡簧防止脱出。

移动衬套由传动叉拨动。

起动小齿轮与离合器外壳刚性连接，十字块与传动套筒刚性连接。

装配后，十字块与外壳形成四个楔形空间，滚柱分别安装在四个楔形空间内，且在压帽弹簧张力的作用下，处在楔形空间的窄端。

其工作过程是：

起动发动机时，在电磁力的作用下，传动拨叉使移动衬套沿电枢轴轴向移动，从而压缩缓冲弹簧。

在弹簧张力的作用下，离合器总成与起动小齿轮沿电枢轴轴向移动，实现起动小齿轮与发动机飞轮的啮合。

与此同时，控制装置接通起动机主电路，起动机输出强大的电磁转矩。

转矩由传动套筒传至十字块，十字块与电枢轴一同转动。

此时，由于飞轮齿圈瞬间制动，就使滚柱在摩擦力的作用下，滚入楔形槽的窄端而卡死。

于是起动小齿轮和传动套成为一体，带动飞轮起动发动机。

起动发动机后，由于飞轮齿环带动驱动齿轮高速旋转且比电枢轴转速高的多，驱动齿轮尾部的摩擦力带动滚柱克服弹簧张力，使滚柱滚向锲型腔室较宽的一端，于是滚柱将在驱动齿轮尾部与外座圈间发生滑摩，发动机动力不能传给电枢轴，起到分离作用，电枢轴只按自己的转速空转，避免电枢超速飞散的危险。

此种离合器构造简单，工作可靠；接合时为刚性，不能承受大的冲击力，传递大扭矩会因滚柱卡死而失效；适用于额定功率在1.47KW以下的小型起动机。

（3）、控制装置

现代汽车上,起动机的控制装置均采用电磁式控制装置,即电磁开关.其外形如图4-17所示。

图4-17电磁开关

作用：

控制驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合与分离；控制电动机电路的接通与切断。

组成:

如图4-18所示,电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、复位弹簧、活动铁芯、接触片等组成。

其中，电磁开关上的“30”端子接至蓄电池正极；“C”端子接起动机励磁绕组；吸接线圈一端接起动机主电路，与励磁绕组和电枢绕组串联，保位线圈的一端直接搭铁，两线圈的公共端接点火开关。

图4-18起动机控制电路1-励磁线圈2-“C”端子3-旁通接柱4-“30”端子5-点火开关6-吸拉线圈7-“50”端子8-保持线圈9-电刷

工作过程：

点火开关接至起动档时，接通吸拉线圈和保位线圈，其电路为：

蓄电池正极→熔断器→点火开关→接线柱7→分两路

一路经吸拉线圈→主电路接线柱C→励磁绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极；

另一路经保位线圈→搭铁→蓄电池负极。

此时，吸拉线圈与保位线圈产生的磁场方向相同，在两线圈电磁吸力的作用下，活动铁芯克服回位弹簧的弹力而被吸入。

拨叉将起动小齿轮推出使其与飞轮齿圈啮合。

齿轮啮合后，接触盘将触头接通，蓄电池便向励磁绕组和电枢绕组供电，产生正常的转矩，带动起动机转动。

与此同时，吸拉线圈被短路，齿轮的啮合位置由保位线圈的吸力来保持。

起动机的检测

起动机的检测分为解体检测和不解体检测两种。

解体检测随解体过程一同进行；不解体检测可以在拆解之前或装复后进行。

（1）起动机的不解体检测

在进行起动机的解体之前，通过不解体性能检测可以大致找出故障；起动机组装完毕后也应进行性能检测，以保证起动机正常运行。

1）吸引线圈性能测试

将起动机励磁线圈的引线断开，按图4-24所示连接蓄电池与电磁开关。

2）保持线圈性能测试

按图4-25所示连接导线，在驱动齿轮移出之后从端子C上拆下导线。

换向器的检查：

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。

严重烧蚀的换向器应进行加工，但加工后换向器铜片厚度不得小于2mm。

换向器最小直径的检测，若测得的直径小于最小值，应更换电枢；绝缘片的检查，换向片应洁净无异物，绝缘片的深度为0.5-0.8mm，最大深度为0.2mm,太高应使用锉刀进行修整。

2）传动机构的检测

单向离合器总成常见的故障是驱动齿轮磨损和离合器打滑。

驱动齿轮齿长磨损不得超过其原尺寸的1/4，否则，应更换；单向离合器打滑的检查方法是将其安装上专用套筒，用台钳夹竹离合器齿轮，用扭力表检查其正向扭矩，应大于30Nm而不打滑，否则应更换。

3）电磁开关的解体检测

接触片检测：

解体检测电磁开关接触片的接触状况，用手推动活动铁心，使接触盘与两接线柱接触，然后将表笔两端置于端子“30”与端子“C”，应导通，且正常情况下电阻的阻值应为0。

若接触片不导通，则应解体直观检测电磁开关的触点和接触盘是否良好，烧蚀较轻的可用砂布打磨后使用，烧蚀较重的应进行翻面或更换。

（2）起动机的解体检测

1）直流电动机的检测

①、磁场绕组的检测

磁场绕组的常见故障有接头脱焊、绕组短路、断路或搭铁等。

短路故障的检查：

首先观察绕组导线表面是否有烧胡的现象或气味，若有，则证明有短路的征兆，可将蓄电池两伏电压进行通电，试验各磁极的电磁吸力的大小和均匀程度，以证明其是否有短路故障。

如图4-32所示。

断路故障的检查：

最常见的断路点是在机壳接线柱与绕组抽头之间的导线焊接处、各激磁线圈之间的接线处，在拆检的同时应注意观察。

也可用万用电表的低电阻档进行测量，其试棒分别测量机壳接线柱与两个绕组电刷之间的通断情况。

若电阻值是零，证明绕组没有断路；若有一定电阻值或是无穷大，则说明绕组中有断路之处。

①激磁绕组绝缘性能的检查：

用220V交流试灯、万用表的高电阻档或兆欧摇表进行测量如图4-30所示。

两试棒分别接触机壳接线柱与一个定子电刷（另一只电刷不要碰机壳），若试灯亮或万用表显示导通，就说明该激磁绕组有搭铁故障，其绝缘性能不良；若试灯不亮或万用表显示电阻无穷大，则证明该激磁绕组无搭铁故障，其绝缘性能良好。

②电枢总成的检测

电枢绕组常见的故障是匝间短路、断路或搭铁、绕组接头与换向器铜片脱焊等。

断路故障的检查：

首先察看线圈端头与环向片的焊接状况，若有脱焊的痕迹，即可断定此处断路。

绕组绝缘性能的检查：

用220V交流试灯或万用表的高电阻档进行测试，如图4-33所示。

两试棒分别接触换向片和电枢轴，若试灯亮或万用表显示导通，就说明该电枢绕组有搭铁故障，其绝缘性能不良；若试灯不亮或万用表显示电阻无穷大，则证明该电枢绕组绝缘性能良好。

★示范操作（20分钟）

起动机（以QD124H为例）的拆装步骤如下：

1）从电磁开关接线柱上拆开起动电机与电磁开关之间的连接导线

2）松开电磁开关总成的两个固定螺母。

取下电磁开关总成

注意：

在取出电磁开关总成时,应将其头部：

①、向上抬,使柱塞铁芯端头的扁方；②、与拨杆脱开后取出

3）拆下换向器的两个螺栓,取下换向端盖

4）拆下电刷架及定子总成

5）将起动机电枢总成及小齿轮拨杆一起从起动机机壳上拉出来

6）从电枢轴上拆下电枢止推挡圈的右半环、卡环、电枢止推挡圈左半环,拆下超速离合器总成

起动机的组装程序与分解相反,但要注意:

在组装起动机前,应将起动机的轴承和滑动部位涂以润滑脂。

起动机的检测（步骤如上）

★巡回指导（145分钟）

一、检查与指导内容

1.检查学生拆装操作步骤是否正确。

2.检查学生起动机检测的操作过程是否正确。

二、巡回指导注意点

（1）、注意仪器设备的操作使用规范，不按规定操作使用造成仪器损坏的，将按相关条款处罚。

（2）、注意正确的实习操作规范，严格按操作步骤进行作业。

（3）、在进行相应通电检测或试验时应十分小心，防止线路短路烧坏仪器或设备。

★结束指导（10分钟）

一、针对出现的错误予以纠正

视实习情况进行相关知识和操作技能的补充和纠正。

二、授课质量分析

进行常规测试考评分析（要求人人过关）。

★作业布置（5分钟）