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项目二 起动系统. 单元一 起动机的构造与工作原理. 教学目的和重难点. 教学目的要求： 通过教学掌握起动机的组成、分类、型号识别、起动性能、工作过程和工作原理。熟悉直流电动机中的通用型和减速型起动机结构特点及工作过程。 教学重点、难点： 起动机结构、工作原理. 主要教学内容. 1 、起动机的组成、分类和型号 2 、起动机的起动性能和工作特性 3 、通用型起动机的构造 4 、直流电动机 5 、传动机构 6 、控制装置 7 、减速型起动机. 复习旧课. 交流发电机和调节器的使用和维护： 1 、安装 2 、使用注意事项 3 、检查 4 、零部件检修
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项目二 起动系统 单元一 起动机的构造与工作原理
教学目的和重难点 • 教学目的要求： 通过教学掌握起动机的组成、分类、型号识别、起动性能、工作过程和工作原理。熟悉直流电动机中的通用型和减速型起动机结构特点及工作过程。 • 教学重点、难点： 起动机结构、工作原理
主要教学内容 1、起动机的组成、分类和型号 2、起动机的起动性能和工作特性 3、通用型起动机的构造 4、直流电动机 5、传动机构 6、控制装置 7、减速型起动机
复习旧课 • 交流发电机和调节器的使用和维护： 1、安装 2、使用注意事项 3、检查 4、零部件检修 5、常见故障及修理 6、电路分析
导入新课 发动机最初的动力来源？ 如何获得动力？ 起动机为何可以提供发动机起步动力？ 它的结构、作用、工作原理？
起动机组成 控制装置 （电磁开关） 传动装置 （啮合机构） 直流电动机
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 （一）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
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
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70~100 r/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。
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
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
（二）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：
２、分析 • 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。
四、直流电动机 （一）、概述 （二）、直流串励式电动机结构 （三）、直流电动机的工作原理 （四）、电动机转矩自动调节特性
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。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。
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。
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。
（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
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
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，起动时传递动力。外形见下图。
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。 啮合器（离合器）
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： 当拨叉拨动套筒，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，如图所示。
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致在强离心力作用下甩出的危险，如图所示。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致在强离心力作用下甩出的危险，如图所示。
滚柱式单向离合器 • 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。
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。 六、控制装置（电磁开关）
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: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。引铁安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。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。引铁安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。 磁力线圈的作用
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 • 减速起动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，都是串励式起动机，它们的结构大体相似。但是，减速起动机具有以下显著特点： • ①动力输出结构分为电枢轴和传动轴两部分。电枢轴两端用滚珠轴承支承，负荷分布均匀，使用时间长，不易磨损，电枢较短，不易出现电枢轴弯曲，磨坏磁场绕组的情况。
② 采用了减速装置，在转子和起动齿轮之间，安装有减速齿轮，起动电动机传递给起动齿轮的扭矩就会增大。利用电磁开关，使得承担电动机（经减速齿轮后）的动力输出是起动齿轮和起动齿轮轴，而啮合器部分不动。输出功率小的起动机，常采用外啮合方式，输出功率大的起动机采用内啮合方式。
③ 减速起动机采用电磁开关操纵，有些备有辅助开关（或称副开关）。它的作用是防止烧坏电磁开关和电门（起动）开关。分级接通电源，大大降低了起动机损坏的可能性，从而延长了起动机的使用寿命。
