第三章起動機

《汽車電器與電子控制技術(shù)》

第三章起動機天津科技大學(xué)機械工程學(xué)院汽車系談炳發(fā)2/3/20231天津科技大學(xué)談炳發(fā)第三章起動機概述第三節(jié)典型起動機的結(jié)構(gòu)及工作原理第一節(jié)起動機的結(jié)構(gòu)及工作原理第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇第四節(jié)起動機常見故障和診斷以及試驗與調(diào)整2/3/20232天津科技大學(xué)談炳發(fā)概述1.發(fā)動機起動系統(tǒng)的組成：一般由蓄電池、電流表、起動機、點火開關(guān)、繼電器等組成。2.起動機的作用：將蓄電池的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，驅(qū)動發(fā)動機使其起動。3.目前汽車上普遍使用的是電力起動機,它是采用裝有電磁開關(guān)的電動機作為起動動力的。2/3/20233天津科技大學(xué)談炳發(fā)概述起動機一般由三部分組成：一、直流串勵式電動機：產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩二、傳動機構(gòu)：起動時將起動機的驅(qū)動齒輪嚙入飛輪齒環(huán)，將轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)動機曲軸；起動后使驅(qū)動齒輪自動打滑。三、電磁式控制裝置：

接通和切斷電動機與蓄電池之間的電路，控制驅(qū)動齒輪與飛輪的嚙合與分離。2/3/20234天津科技大學(xué)談炳發(fā)第一節(jié)起動機的結(jié)構(gòu)及工作原理三、電磁式控制裝置二、傳動機構(gòu)四、起動機特性一、直流電動機2/3/20235天津科技大學(xué)談炳發(fā)一、直流電動機直流電動機由機殼、磁極、電樞、換向器、電刷等組成。（3）電樞：用來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，它由鐵心、電樞繞組、電樞軸組成。（2）磁極：由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成，其作用是在電動機中產(chǎn)生磁場。（5）電刷：將電流引入電動機。（6）端蓋（4）換向器：連接磁場繞組、電樞繞組和電源，保證電樞產(chǎn)生的電磁力矩方向不變。1.直流電動機的構(gòu)造（1）機殼2/3/20236天津科技大學(xué)談炳發(fā)一、直流電動機2.直流電動機的工作原理和轉(zhuǎn)矩

（1）工作原理直流電動機將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，它是根據(jù)帶電導(dǎo)體在磁場中受到電磁力作用的這一原理為基礎(chǔ)而制成的。由于一個線圈所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩太小，且轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，因此實際上，電動機的電樞上繞有很多線圈，換向片數(shù)也隨線圈的增多而相應(yīng)增加。從而保證產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。2/3/20237天津科技大學(xué)談炳發(fā)一、直流電動機2.直流電動機的工作原理和轉(zhuǎn)矩直流電動機轉(zhuǎn)矩的大小，與電樞電流及磁極磁通的乘積成正比：（3）轉(zhuǎn)矩自動調(diào)節(jié)原理M=CmIs?直流電動機通電工作時，電樞旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生反電動勢，電源電壓用于平衡反電動勢和電樞繞組電阻上的電壓降。電動機負(fù)載增加時，電樞轉(zhuǎn)速下降而使反電動勢減小，電樞電流則增大，電動機轉(zhuǎn)矩增大與阻力矩相等，電動機以新的較低的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。（2）轉(zhuǎn)矩2/3/20238天津科技大學(xué)談炳發(fā)二、傳動機構(gòu)起動機的傳動機構(gòu)包括單向離合器和拔叉。單向離合器的作用是單方向傳遞轉(zhuǎn)矩將發(fā)動機起動，而當(dāng)發(fā)動機起動后，它又能自動打滑，防止發(fā)動機飛輪齒環(huán)帶動起動機電樞飛轉(zhuǎn)，以免損壞起動機。拔叉的作用是使單向離合器作軸向移動，將驅(qū)動齒輪與飛輪嚙合。汽車用單向離合器有滾柱式、摩擦片式、彈簧式三種。其中，摩擦片式的單向離合器多用于大功率起動機。2/3/20239天津科技大學(xué)談炳發(fā)1.滾柱式單向離合器滾柱式單向離合器是目前國內(nèi)外汽車起動機中使用最多的一種。傳遞大扭矩時容易卡住，一般用于中小功率起動機。（1）結(jié)構(gòu)組成驅(qū)動齒輪、外殼、十字滑塊、滾柱等2/3/202310天津科技大學(xué)談炳發(fā)1.滾柱式單向離合器（2）工作原理起動時：拔叉將單向離合器推出，齒輪嚙合。電樞帶著十字塊一起旋轉(zhuǎn)，滾柱滾入楔形槽窄的一側(cè)而卡住，驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)。起動后，曲軸轉(zhuǎn)速增高，飛輪齒環(huán)反帶驅(qū)動齒輪，速度高于十字塊時，滾柱滾入楔形槽的寬處而打滑。2/3/202311天津科技大學(xué)談炳發(fā)2.摩擦片式單向離合器一般用于大功率起動機2/3/202312天津科技大學(xué)談炳發(fā)3.彈簧式單向離合器由于彈簧圈數(shù)多，軸向尺寸較長，只適用于大功率柴油機的起動。2/3/202313天津科技大學(xué)談炳發(fā)三、電磁式控制裝置

起動機電磁控制裝置又稱電磁開關(guān)，它與電磁式撥叉合裝在一起，控制起動機驅(qū)動齒輪與飛輪的嚙合與分離。用按鈕或鑰匙控制電磁鐵，再由電磁鐵控制主電路開關(guān)，以接通或切斷主電路。目前，汽車上大都采用這種方式。電磁開關(guān)主要由活動鐵心、保持線圈、吸引線圈、接觸盤、撥叉等組成。1.結(jié)構(gòu)組成2/3/202314天津科技大學(xué)談炳發(fā)三、電磁式控制裝置

起動發(fā)動機時，接通起動開關(guān)，其電路如下：2.工作原理當(dāng)驅(qū)動齒輪完全嚙合時蓄電池的大電流流入電動機，產(chǎn)生正常轉(zhuǎn)矩，同時，吸引線圈被短路，齒輪的嚙合位置由保持線圈的吸力來保持。

起動后，斷開起動開關(guān)瞬間，保持線圈與吸引線圈的電流方向相反，磁力相互抵消，鐵心在回位彈簧作用下回位，驅(qū)動齒輪退出嚙合，接觸盤退出接觸，電路切斷，起動機停止動轉(zhuǎn)。2/3/202315天津科技大學(xué)談炳發(fā)四、起動機特性

1.直流串勵式電動機特性在直流電動機中，按磁場繞組與電摳繞組的連接方式的不同，可分為串勵式、并勵式和復(fù)勵式三種。汽車用的起動機大多為串勵式直流電動機，其特點如下：

（1）起動轉(zhuǎn)矩大

（2）機械特性軟(即輕載轉(zhuǎn)速高、重載轉(zhuǎn)速低)

2/3/202316天津科技大學(xué)談炳發(fā)四、起動機特性

2.起動機特性曲線

1)發(fā)動機即將起動時,n=0,電流最大(制動電流),轉(zhuǎn)矩也最大(制動轉(zhuǎn)矩)。

2)起動機空轉(zhuǎn)時,電流最小(空轉(zhuǎn)電流),轉(zhuǎn)速最大(空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速)。3)在起動電流接近制動電流的一半時,起動機的功率最大。2/3/202317天津科技大學(xué)談炳發(fā)第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇3.蓄電池容量的確定2.傳動比的選擇1.起動機功率的選擇2/3/202318天津科技大學(xué)談炳發(fā)1.起動機功率的選擇

起動發(fā)動機必須的功率，決定于發(fā)動機的最低起動轉(zhuǎn)速和發(fā)動機的起動阻力矩：

P=MQnQ/9550（KW）

MQ——發(fā)動機的起動阻力矩（N·m)

nQ——最低起動轉(zhuǎn)速（r/min)（汽油機為50～70r/min，柴油機為100～200r/min）經(jīng)驗值:汽油機P=(0.18—0.22)V

柴油機P=(0.74—1.1)VV—發(fā)動機工作容積2/3/202319天津科技大學(xué)談炳發(fā)2.傳動比的選擇

最佳傳動比是與起動機的最大功率對應(yīng)的。實際中,傳動比選得比最佳值稍小,此時,工作電流增大一點,功率減小一些,但起動轉(zhuǎn)矩增大較多,對起動有利.(汽油機:13-17,柴油機:8-10)2/3/202320天津科技大學(xué)談炳發(fā)3.蓄電池容量的確定根據(jù)起動機的額定功率P，按如下經(jīng)驗公式確定蓄電池容量C：

C=(600—800）P/U（A·h）

P--起動機額定功率（kW）

U—起動機額定電壓（V）2/3/202321天津科技大學(xué)談炳發(fā)第三節(jié)典型起動機的結(jié)構(gòu)

及工作原理三、新型起動機二、電磁控制強制嚙合式起動機一、起動機的分類2/3/202322天津科技大學(xué)談炳發(fā)一般說來，電動機和電磁開關(guān)基本相同，只有傳動機構(gòu)的嚙入方式有很大差異，因此按傳動機構(gòu)的嚙入方式不同可分為三類：

(1)電磁控制強制嚙合式；

(2)電樞移動式；

(3)齒輪移動式；電樞移動式和齒輪移動式，性能較好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。目前應(yīng)用較多的是電磁控制強制嚙合式起動機。一、起動機的分類2/3/202323天津科技大學(xué)談炳發(fā)二、電磁控制強制嚙合式起動機1.豐田汽車常規(guī)起動機2/3/202324天津科技大學(xué)談炳發(fā)二、電磁控制強制嚙合式起動機2.國產(chǎn)QD124型起動機2/3/202325天津科技大學(xué)談炳發(fā)三、新型起動機1.電樞移動式起動機2/3/202326天津科技大學(xué)談炳發(fā)三、新型起動機2.減速式起動機（1）QD254內(nèi)嚙合減