起动机.docx

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起动机

青岛理工大学教案

学院：

汽车与交通学院教师姓名：

贠海涛

授课专业

年级班级

汽车服务、车辆工程

课程名称

汽车电器与电子技术

授课内容

章节（单元）

第2章起动机

内容

起动系统的基本组成、起动机的种类、起动机的构造、工作原理

授课课时

理论课时：

2学时

教学目的与要求

1、了解起动系统的基本组成

2、了解起动机的种类

3、掌握起动机的构造、工作原理

教学重点与难点

⏹重点：

起动机的结构和工作原理

⏹难点：

起动机电磁离合器的工作原理

教学方法与手段

1.以讲授为主，配合启发式教学

2.教具：

挂图、实物

教学过程

过程设计：

1、采用提问、课堂互动等形式对上次课学习的知识点进行复习回顾，然后再导入新课。

（15-20分钟）

（1）汽车电源主要由什么组成？

（2）蓄电池的功用是什么？

（3）交流发电机的功用。

（4）简述电子式电压调节器的基本原理

2、新课内容的讲授：

具体内容见“授课内容”

（1）第一节．起动系统的基本组成20分钟

（3）第二节．起动机的种类20分钟

（4）第三节．起动机的构造、工作原理40分钟

3、每次课末尾，对本次课内容进行小结（约2min）

4、本章讲授末尾，布置作业（约1min）

作业

1、起动系有哪几部分构成？

2、简述起动机的功用和组成部分。

3、现代汽车普遍采用的起动机是什么类型？

4、简述起动机电磁开关的基本工作原理。

授课内容

一、起动系统的基本组成

现代汽车发动机以电动机作为起动动力。

发动机起动系的作用就是通过起动机将蓄电池的电能转换成机械运动来起动发动机。

发动机起动系的基本组成如图2-1所示。

1．起动机

起动机的作用是将蓄电池的电能转变成机械运动，驱动发动机，使发动机起动工作。

起动机由三部分组成。

①直流串励式电动机。

用于将蓄电池输入的电能转换为机械运动。

②传动机构。

用于将电动机的动力传递给发动机飞轮，而当发动机起动后则断开发动机向起动机的逆向动力传递。

③电磁开关。

是现在汽车上普遍使用的起动机控制装置，其作用是控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离以及电动机电路的通断；对于某些汽油发动机，控制装置还兼有在起动时短路点火线圈附加电阻的作用。

2．起动开关与起动继电器

（1）起动开关

起动开关的作用是接通起动机电磁开关电路，以使电磁开关通电工作。

汽油发动机的起动开关与点火开关组合在一起。

（2）起动继电器

由于起动机电磁开关的电流较大（一般为35～40A），直接由起动开关控制，起动开关会因通过的电流过大而容易烧坏。

因此，一些汽车的起动机控制电路中装有起动继电器，由起动继电器触点的开闭控制起动机电磁开关电路的通断，起动开关只是控制起动继电器线圈电路的通断，因而减小了通过起动开关的电流。

二、起动机的种类

从起动机在汽车上使用至今，其结构与性能逐步得到了发展，出现了多种结构型式。

现以不同的分类方式予以介绍。

1．按电动机磁场产生的方式

（1）励磁式起动机

通过向磁场绕组通入电流的方式产生磁场。

一直以来，汽车上的起动机普遍都采用直流串激式电动机。

（2）永磁式起动机

以永久磁铁作磁极，这是近年来出现的新型起动机，但目前在汽车上使用还比较少。

2．按起动时起动机的操纵方式

（1）直接操纵式起动机

由司机通过脚踏起动踏板或手拉起动拉杆直接操纵拨叉，使起动机驱动齿轮轴向移动而啮入飞轮齿圈，并通过固定在操纵杆上顶压螺钉推动推杆，使起动机上的接触盘式开关接通电动机电路。

直接操纵式起动机结构简单，但使发动机的布置受到局限，并且起动操作比较麻烦，因此现已被淘汰。

（2）电磁操纵式起动机

由电磁开关通电后产生的电磁力控制驱动齿轮啮入飞轮齿圈和接通电动机电路。

电磁操纵式起动机克服了直接操纵式起动机的不足，现已被普遍采用。

3．按驱动齿轮啮入方式

（1）惯性啮合式

起动时依靠驱动齿轮自身旋转的惯性力啮入飞轮齿环。

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啮入飞轮齿环。

电枢移动式起动机其结构较为复杂，在欧洲国家生产的柴油车上，此种结构形式起动机使用较多。

（3）磁极移动式

靠磁极产生的磁力使其中的活动铁心移动，带动驱动齿轮啮入飞轮齿环。

磁极移动式起动机其磁极的结构较为复杂，目前采用此种结构形式的起动机已不多见。

（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啮入飞轮齿环。

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起动机。

（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啮入飞轮齿环。

强制啮合式起动机工作可靠、结构也不复杂，因而使用最为广泛。

4．按传动机构结构

（1）非减速起动机

起动机与驱动齿轮之间直接通过单向离合器传动。

一直以来，汽车上使用的起动机其传动机构均为这种结构。

（2）减速起动机

在起动机与驱动齿轮之间增设了一组减速齿轮。

减速起动机具有结构尺寸小、重量轻、起动可靠等优点，在一些轿车上应用日渐增多。

5．起动机的型号

根据QC／T73-93《汽车电气设备产品型号编制方法》规定，国产起动机的型号表示如下：

①产品代号：

QD一起动机；QDJ一减速起动机；QDY一永磁起动机；

②电压等级代号：

1～12V；2～24V；

③功率等级代号：

其含义如表2-l所示；

④设计序号；

⑤变型代号。

三起动机的构造、工作原理

本节介绍目前使用最广的电磁操纵强制啮合式起动机，其结构如图2-2所示。

一、直流电动机

l.直流电动机的工作原理

2．直流电动机的构造

直流电动机由电枢、磁极、换向器、电刷与刷架及其它附件组成。

（1）电枢总成

其作用是通入电流后，在磁极磁场的作用下产生电磁转矩，它由铁心、电枢绕组、电枢轴及换向器组成（见图2-4）。

电枢铁心用多片互相绝缘的硅钢片叠成，通过内圆花键固定在电枢轴上，外圆槽内绕有电枢绕组；电枢绕组用很粗的扁铜线，采用波绕法绕制，各绕组的端子与换向器焊接；换向器由铜片和云母片叠压而成，压装于电枢轴的一端，云母片使铜片间、铜片与轴之间均绝缘。

根据材质的不同，换向器铜片之间的云母片有低于铜片和与铜片平齐两种。

云母片低于铜片主要是为了避免铜片磨损后云母片外突而造成电刷与换向器接触不良；云母片与铜片平齐则主要是防止电刷粉末落入铜片之间的槽中而造成短路。

国产起动机换向器云母片一般不低于铜片，但许多进口汽车起动机换向器云母片却低于铜片。

（2）磁极

其作用是通入电流后产生一个磁场，它由铁心和磁场绕组构成，并通过螺钉固定在电动机壳体上。

为增大电磁转矩，一般采用四个磁极，大功率起动机有时采用六个磁极。

磁场绕组也是用粗扁铜线绕制而成，与电枢绕组采用串联方式，如图2-5所示。

（3）电刷与刷架

电刷用铜和石墨粉压制而成，加铜是为了减小电阻和增加耐磨性。

刷架多为柜式，刷架上的盘形弹簧可将电刷紧紧地压在换向器铜片上（图2-6）。

在四个电刷架中，其中一对电刷架与机壳直接相通而构成了电动机内部搭铁。

也有的电动机是通过磁场绕组的一端与机壳连接实现内部电路搭铁，这种电动机的所有电刷架都与机壳绝缘。

（4）轴承

因起动机工作时间很短，所以一般采用青铜石墨轴承或铁基含油滑动轴承，安装在前后端盖上。

减速起动机由于其电枢的转速很高，电枢轴承采用滚柱轴承或滚珠轴承。

二、传动机构

普通起动机传动机的主要组成部分是单向离合器。

其作用是起动时将电枢的电磁转矩传递给发动机飞轮，而在发动机起动后，就立即打滑，以防止发动机飞轮带动起动机电枢高速旋转而造成飞散事故。

起动机中常见的单向离合器有滚柱式、摩擦片式、扭簧式、棘轮式等几种型式。

1．滚柱式单向离合器

滚柱式单向离合器的结构如图2-7所示。

单向离合器外壳2与驱动齿轮1连为一体，离合器外壳和十字块3装配后形成四个楔形槽，槽中有四个滚柱4，滚柱的直径大于槽窄端又小于槽宽端，弹簧及活柱5将滚柱推向槽窄端，使得滚柱与十字块及外壳表面有较小的摩擦力。

十字块3与传动套筒10刚性连接，传动套筒安装在电枢轴花键部位，使单向离合器总成可作轴向移动和随轴转动。

起动时，拨叉通过移动衬套推动单向离合器总成作轴向移动，使驱动齿轮啮入飞轮齿环的同时，电枢轴通过花键带动传动套筒而使十字块转动，十字块相对于外壳的转动使滚柱在小摩擦力的作用下滚向槽窄端而被卡紧，使得外壳随十字块一起转动，于是电枢的电磁转矩通过单向离合器传递给了驱动齿轮（见图2-8a）。

发动机一旦发动，发动机飞轮带动驱动齿轮旋转，使离合器外壳的转速高于十字块，此时，滚柱滚向槽宽端而打滑（见图2-8b），从而防止了发动机飞轮带动起动机电枢高速旋转而造成飞散事故。

滚柱式单向离合器结构简单紧凑，在中小功率的起动机上被广泛采用，但在传递较大转矩时，滚柱容易变形而卡死。

因此，滚柱式单向离合器不适用于较大功率的起动机。

2．摩擦片式单向离合器

摩擦片式单向离合器的结构如图2-9所示。

传动套筒13的内圆与电枢轴以右螺旋花键连接，传动套筒的外圆与内接合鼓11以三线螺旋花键连接；内接合鼓外圆上有凹槽，与主动摩擦片10的内突齿相配合；从动摩擦片8有外突齿，插入外接合鼓16的槽中，外接合鼓与驱动齿轮3为

一体；传动套筒上自左向右还装有弹性垫圈5、压环6和调整垫圈7，端部用限位螺母4轴向固定。

起动时，起动机电枢带动传动套筒转动，由于惯性的作用，内接合鼓与传动套筒之间有相对的转动而使内接合鼓轴向左移，主从动摩擦片被压紧，通过其摩擦力将电枢的电磁力矩传递给驱动齿轮。

发动机发动后，在飞轮的带动下，内结合鼓的转速将高于传动套筒的转速，其相对转动使内接合鼓轴向右移，主从动摩擦片压力消失而打滑，从而避免了发动机飞轮带动起动机电枢高速旋转。

发动机起动阻力过大时，曲轴不能立即被带动。

这时就会因内接合鼓与传动套筒之间仍存在的转速差，内接合鼓会继续左移，使摩擦片的压紧力继续增大，导致弹性垫圈在压环凸缘的压迫下弯曲。

当弹性垫圈弯曲到一定程度时，内接合鼓的左端顶到了弹性垫圈上而不能再左移，使主从动摩擦片的压力不再增加，传递的转矩也就不再增大，从而可避免电动机因负载过大而被烧坏的危险。

加减调整垫圈可改变弹性垫圈的最大变形量，也即调整了摩擦片式单向离合器的最大传递转矩。

摩擦片式单向离合器可以传递较大的转矩，但最大传递转矩会因摩擦片的磨损（使弹性垫圈的最大变形量减小）而降低，因此需要经常检修调整，故这种单向离合器结构也较复杂。

3．扭簧式单向离合器

扭簧式单向离合器的结构如图2-10所示。

传动套筒8与起动机电枢以螺旋花键连接，驱动齿轮柄松套在传动套简上，月形圈4限制了驱动齿轮和传动套筒之间的轴向相对移动，但不妨碍其相对转动。

扭力弹簧5包在驱动齿轮柄和传动套筒的外圆表面，弹簧的两端各有1／4圈内径较小，分别箍紧在驱动齿轮柄和传动套筒上。

起动时，扭力弹簧在其两端摩擦力的作用下被扭紧，整个弹簧紧箍在驱动齿轮柄和传动套筒上而传递转矩。

发动机发动后，由于驱动齿轮转速高于电枢的转速，扭力弹簧放松，于是，驱动齿轮便在传动套筒上滑转。

扭簧式单向离合器结构简单，使用寿命长，但由于扭力弹簧的轴向尺寸较大，故不宜在小功率起动机上装用。

三、电磁开关

电磁开关的作用是控制起动机驱动齿轮与飞轮的啮合与分离，以及电动机电路的通断。

电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、活动铁心、接触盘、触点等组成（参见图2-2）。

对于汽油发动机用起动机，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