起动机的起动性能.ppt

第三章 起动机n了解起动机的起动性能 n 了解起动机的工作原理和特性 n 掌握起动机的组成和结构 n 掌握几种单向离合器的构造和工作过程 n 掌握电磁控制装置的构造及工作原理 n 掌握装用交流发电机的驱动保护电路 n 掌握几种减速起动机的特点及减速装置 n 通过对起动机的工作原理、特性、结构组成及控制装 置的工作过程的了解能够对起动系的一些典型的故障 进行检测并排除 第三章 起动机n起动机由直流电动机、传动装置和控制 机构组成，其主要功用是起动发动机n发动机的起动性能评价指标有：起动转 矩、最低起动转速、起动功率、起动极 限温度 第一节 发动机的起动性能n起动机由直流电动机、传动装置和控制 机构组成n其主要功用是起动发动机n发动机的起动性能评价指标有：n起动转矩、最低起动转速、起动功率、 起动极限温度一、起动转矩n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n起动阻力包括：n 1.摩擦阻力矩；n 2.压缩阻力矩；n 3.惯性阻力矩 二、最低起动转速 n1.在一定温度下，发动机能够起动的最低曲轴 转速汽油机中，约为50~70r/min最好100 70r/min以上n2.起动机传给发动机的转速要大于发动机的最 低转速：n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。

三、起动功率 n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n而蓄电池的容量与起动机的容量成 正比nP=(450~600)P/U四、起动极限温度n当环境温度低于起动极限温度时，应采 取起动辅助措施n加大蓄电池容量n进气加热n电喷车低温补偿第二节 起动机的原理和特性n直流电动机的工作原理 n直流电动机转矩自动调节特性n起动机的工作特性第二节 起动机的原理和特性n起动电动机均采用直流电动机n直流电机由磁场部分、电枢部分、电刷 装置等组成一、直流电动机的工作原理n1.功用n直流电动机时将电 能转变为机械能的 设备n2.原理n载流导体在磁场中 受到电磁力作用会 发生运动n工作原理图见图3-1 直流电动机的工作原理3.直流电动机的电磁转矩n电动机的电磁转矩M 取决于磁通φ、电 枢电流Ia的乘积， 即n M= CmφIan 其中Cm—电机 结构常数二、直流电 动机 转矩自动调 节特性二、直流电动机转矩自动调节特性n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：n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nE反=Ceφnn其中，Ce——电机结构常数；n φ——磁极磁通；n n——电枢转速n电动机工作时，电压平衡方程式为：n Ub=E反+IaRa n则电枢电流为：Ia=（Ub- E反）/Ra二、直流电动机转矩自动调节特性二、直流电动机转矩自动调节特性n分析： Ia=（Ub- E反）/Ran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；n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。

二、直流电动机转矩自动调节特性n电动机工作时，电压平衡方程式为：n Ub=E反+IaRan该公式称为电动机发电机一体公式n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三、起动机的工作特性n1.直流电动机的 型式n按照磁场绕组和 电枢绕组连接方 法不同，可分为 并激、串激、复 激n见图3-32.直流电动机的机械特性n（1）定义n当电源电压为额定值， 励磁电路电阻为常数时 ，电动机的电磁转矩与 转速之间的关系n即：U b = U e，R f = 常数，n=f（M）n并励电动机和串励电动 机的关系曲线如下：见 图3-4，图3-5并励电动机机械特性串励电动机机械特性分析n并励式起动机中由于磁场电流不变，磁通为常 数，电枢电路电阻又很小，所以电枢电流增大 使电磁转矩增大时，电机转速下降并不多，称 为硬的机械特性，不适合汽车用；n串励式起动机具有软的机械特性，即：轻载时 转速高，重载时转速低，对起动发动机十分有 利，要求与工作机械的联结为刚性或齿轮联结 ，避免“飞车”复励式电动机n大功率起动机多采用 复励式，为防止轻载 时转速过高造成“飞 车”n复励式电动机机械特 性见图3-6串、并、复励电动机机械特性比较3.串励式起动机的工作特性n起动机的工作特性包括：n电枢转速与电流的关系:n=(Eb- I∑R)/CeФ；n电磁转矩与电流的关系: M=CmФI；n功率与电流的关系Pd=E反I=(Eb- I∑R)=Eb-I2∑R)。

串励式电动机工作电路起动机工作特性图分析n当I=0时，M=0，所以 ，P=0，转速n达到最 大，n=nmax（起动机 空载）；n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）n空载和制动的工作情 况，常用来检验起动 机的故障：分析n空载时转速低 于规定值，同 时电流大，说 明有机械故障 ；n制动实验时， 电源电压和电 流正常，转矩 下降，有电路 故障4.影响起动机工作特性的因素n（1）蓄电池的容量和充电情况n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n（2）起动电路的电阻影响n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n（3）环境温度的影响n环境温度低时，起动性能不好第三节 起动机的组成和结构 n一、起动机的型号n根据中华人民共和国行业标准QC/T73-1993汽 车电气设备产品型号编制方法?规定，起动机 的型号如下：n 1 2 3 4 5n1.产品代号n起动机的产品代号：QD表示起动机；QDJ表示 减速起动机；QDY表示永磁型起动机（包括永 磁减速型起动机）起动机的型号n2.电压等级代号n1表示12V；2表示24V。

n3.功率等级代号n功率等级代号含义见表n4.设计序号n5.变型代号二、起动机组成n汽车用起动机 由直流电动机 、传动机构、 控制装置三部 分组成n构造见图3-9起 动 机 组 成直流电动机n汽车用起动机的直流电动机的励磁：串 励式和复励式两种n1.作用：产生转矩n2.要求：零件的机械强度高电路电阻小 n3.组成3.组成n磁场n电枢n电刷及电刷架磁场n由磁极、磁 场绕组和机 壳组成n磁场与磁路 见图3-10磁场n磁场绕 组的连 接型式 见图3- 11电枢n由铁心 、绕组 、电枢 轴和换 向器组 成，见 图3-12 传动机构n1.作用n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 系外形见图3-14滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器n如图3-15示，传动导管1与外座圈2制成 一体，外座圈内部制成“十”字型空腔 ，驱动齿轮的尾部成圆柱形伸在外座圈 的空腔内，将“十”字型空腔分割成四 个锲形腔室。

腔内放置滚柱3，在腔室较 宽的一边的座圈孔内，还装有弹簧4和压 帽5平时靠弹簧张力经压帽将滚柱压向 锲型腔室较窄的一端座圈的外面包有 铁壳，起密封和保护作用滚柱式单向离合器n传动导管内制有键槽，套在电枢轴的花 键部分，而驱动齿轮则套在轴的光滑部 位，它们可以随轴转动，又可以在轴上 前后移动，以便使驱动齿轮和飞轮能啮 合与分离传动导管的外侧活络的套装 有弹簧和拨叉环，并由卡簧限位拨叉 操纵拨叉环迫使驱动齿轮沿电枢轴轴向 滑动，平时在回位弹簧的张力作用下， 驱动齿轮与飞轮保持分离状态滚柱式单向离合器n1） 起动发动机时，控制装置迫使驱动齿轮与 飞轮齿环啮合，电枢轴带动花键套筒旋转，在 摩擦力的作用下离合弹簧扭缩，直径缩小，抱 紧两个套筒外圆表面，使其成一刚体，于是电 动机产生的转矩经花键套筒，离合弹簧传给驱 动齿轮，从而带动飞轮旋转n2）起动发动机后，由于飞轮带动驱动齿轮的 转速高于花键套筒，迫使弹簧扭力放松，使弹 簧直径扩大，驱动齿轮和花键套筒不再成为一 刚体，可以相对滑动，从而避免了电动机超速 旋转的危险滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器n优缺点n结构简单、加工方便，成本低；n轴向尺寸长，适用于大功率起动机。

摩擦 片式 离合 器构 造控制装置n1.作用：n控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮 的啮合与分离；n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n汽车上广泛使用电磁式控制装置（电磁 开关）nQD124型起动机电磁控制装置构造控制装置n组成n由电磁铁机构 、电动机开关 、起动继电器 和起动开关组 成n结构原理见图工作过程n起动开关未接通时，起 动继电器触点张开，电 动机开关断开，离合器 驱动齿轮与飞轮处于分 离状态n起动继电器线圈电路接 通n其电路为：蓄电池正极 →点火开关接柱1→接柱 3→起动继电器“点火开 关”接柱→线圈搭铁→ 蓄电池负极工作过程n电磁铁线圈电路接通n继电器触点闭合，同时接通吸引线圈和保持线 圈电流电路，n两线圈产生同方向的磁场，磁化铁心，吸动引 铁前移，n引铁前端带动触盘接通两个开关（起动机开关 和附加电阻短路开关），n后端通过耳环带动拨叉移动使驱动齿轮与飞轮 啮合工作过程n吸引线圈电路：n蓄电池正极→电动 机开关接柱21→起 动继电器“电池” 接柱、支架、触点 、“起动机”接柱 →电磁开关接柱 23→吸引线圈1→ 电动机开关接柱 19→电动机磁场绕 组→电枢绕组→搭 铁→蓄电池负极。

工作过程n保持线圈电路：n蓄电池正极→电 动机开关接柱 21→起动继电器 “电池”接柱、 支架、触点、“ 起动机”接柱→ 电磁开关接柱 23→保持线圈2→ 搭铁→蓄电池负 极工作过程n电动机电路接通n触盘将电动机开关接柱19、21 连通后，电动机电路接通n此电路电阻极小，电流可达几 百安培，电动机产生较大转矩 ，带动飞轮转动n电动机开关接通后，吸引线圈 和附加电阻短路n其电路为：蓄电池正极→电动 机开关接柱19、21→导电片 17→磁场绕组→电枢绕组→搭 铁→蓄电池负极工作过程n起动开关断开n起动继电器停止工作，触 点张开n电动机开关断开，驱动齿 轮和飞轮分离n起动继电器触点张开后电 动机开关断开瞬间，保持 线圈电流通路为：蓄电池 正极→电动机开关接柱 21→触盘18→接柱19→吸 引线圈1→保持线圈2→搭 铁→蓄电池负极起动机驱动保护电路n一、作用 n（1）发动机一旦起 动，应使起动机自动 停止工作n（2）发动机正常工 作后，即使误将起动 开关接通，起动机也 不会工作起动机驱动保护电路第四节 减速式起动机n起动机的分类 n1．直接啮合强制起动式起动机（普通式 起动机）n2．减速式起动机n3．永磁式起动机二、减速起动机的优点 n1.单位重量的输出功率增加；n2.缩小了外部尺寸,便于安装；n3.提高了起动转矩,有利于发动机的低温 起动；n4.减轻了蓄电池的负担,延长了使用寿命 。

减速式起动机三、电动机n采用直流电动机其磁场型式有：n1.永磁式n电动机不需要磁场绕组，节省材料，体 积小，换向性能好用在小功率起动机 上n2.电磁式n适用于输出功率大于1.9KW的电动机四、减速装置n在电动机的电枢轴和输出轴之间，设置 了齿轮减速装置n1.作用：通过转矩的倍增作用，使起动 机的输出特性适应发动机的起动要求 齿轮减速比一般为3～5n2.结构型式：见图减速装置四、减速装置结构形式n（1）外啮合齿轮 减速器；n（2）内啮合齿轮 减速器；n（3）行星齿轮减 速器。