起动机基础知识上课讲义

1、起动机基础知识导入导入图中的小姑娘在干什图中的小姑娘在干什么？么？ 汽车起动系统从原始的人工手摇才起动发展成现代的汽车起动系统从原始的人工手摇才起动发展成现代的电力起动。起动电机控制方式发生巨大变化，从简单的点电力起动。起动电机控制方式发生巨大变化，从简单的点火开关控制发展成分为智能一键起动。本项目将围绕传统火开关控制发展成分为智能一键起动。本项目将围绕传统及现代起动系统的原理、检测等内容进行介绍。及现代起动系统的原理、检测等内容进行介绍。导入导入一、起动系统的一、起动系统的组成、组成、作用、类型、要求作用、类型、要求视频视频问题一问题一问题二问题二起动系的作用是通过（起动系的作用是通过（ ）

2、将蓄电池储）将蓄电池储存的电能转变为机械能存的电能转变为机械能, ,驱动（驱动（ ）从静止）从静止开始运转，直到发动机（开始运转，直到发动机（ ）能自行运）能自行运转。转。 起动系由（起动系由（ ）、电缆、（）、电缆、（ ）和飞轮）和飞轮齿圈、（齿圈、（ ）等部件组成。）等部件组成。 蓄电池蓄电池起动机起动机点火开关点火开关起动机起动机曲轴曲轴着火着火1.1.组成及作用组成及作用蓄电池蓄电池起动机起动机点火开关点火开关起动继电器起动继电器负极搭铁负极搭铁导线导线 蓄电池在起动过蓄电池在起动过程中为起动系统、点程中为起动系统、点火系统以及其它电器火系统以及其它电器设备供电。设备供电。 导线将蓄电

3、池和导线将蓄电池和其它电器设备连接起其它电器设备连接起来，组成完整回路，来，组成完整回路，一起为起动系提供电一起为起动系提供电能能起动机是起动系统的起动机是起动系统的核心核心部分，它的作用是将蓄电部分，它的作用是将蓄电池的池的电能转变成机械能电能转变成机械能，然后传给发动机飞轮，使然后传给发动机飞轮，使发动机开始运转。发动机开始运转。 （有四个位置）（有四个位置） 点火开关是电源分配点点火开关是电源分配点1 1、LOCKLOCK锁止档：锁止档：用机械方式锁住方向盘用机械方式锁住方向盘2 2、ACCACC附件档：附件档：给汽车的电器附件供电（不包括起动和点火）给汽车的电器附件供电（不包括起动和点

4、火）3 3、ONON点火档：点火档：接通受点火开关控制的所有电路（不包含起动电路）接通受点火开关控制的所有电路（不包含起动电路）4 4、STARTSTART起动档：起动档：接通点火和起动电路，可以起动发动机接通点火和起动电路，可以起动发动机一、起动系统的一、起动系统的组成、组成、作用、类型、要求作用、类型、要求2.2.类型类型按直流电动机按直流电动机励磁方式分励磁方式分按传动机构的按传动机构的啮入方式分啮入方式分电磁式电磁式永磁式永磁式电枢移动式电枢移动式减速起动机减速起动机 齿轮移动式齿轮移动式惯性啮合式惯性啮合式强制啮合式强制啮合式磁极磁极利用电磁力拉动利用电磁力拉动结构简单、但啮合力小，

5、可靠性差，现在很少使用结构简单、但啮合力小，可靠性差，现在很少使用一、起动系统的一、起动系统的组成、组成、作用、类型、要求作用、类型、要求2.2.类型类型电枢移动式电枢移动式 利用磁极产生的电磁力使电枢产生轴向移动，利用磁极产生的电磁力使电枢产生轴向移动，从而将驱动齿轮啮入飞轮齿圈的起动机。从而将驱动齿轮啮入飞轮齿圈的起动机。 结构比较复杂，主要结构比较复杂，主要用于大功率发动机汽车，用于大功率发动机汽车，如东欧汽车。如东欧汽车。一、起动系统的一、起动系统的组成、组成、作用、类型、要求作用、类型、要求2.2.类型类型 齿轮移动式齿轮移动式 利用电磁开关的电磁力拉动杠杆机构，使驱动利用电磁开关的

6、电磁力拉动杠杆机构，使驱动齿轮强制啮入飞轮齿圈的起动机。齿轮强制啮入飞轮齿圈的起动机。 工作可靠，工作可靠，广泛使用。广泛使用。一、起动系统的一、起动系统的组成、组成、作用、类型、要求作用、类型、要求2.2.类型类型 减速起动机式减速起动机式 传动机构设有减速装置。传动机构设有减速装置。 高速小型电机：质量、体积小高速小型电机：质量、体积小30%-30%-35%35%，但结构工艺复杂。用于赛车、越野，但结构工艺复杂。用于赛车、越野车。车。一、起动系统的一、起动系统的组成、组成、作用、类型、要求作用、类型、要求3.3.要求要求 (1) (1) 起动机的起动机的功率功率应和发动机起动所必需的应和发

7、动机起动所必需的功率功率相匹配，以保证起动机产生的相匹配，以保证起动机产生的电磁力矩大于发动机的电磁力矩大于发动机的起动阻力矩起动阻力矩，带动发动机以高于最低起动转速的转速，带动发动机以高于最低起动转速的转速运转。运转。 (2)(2)蓄电池的容量必须和起动机的功率相匹配，蓄电池的容量必须和起动机的功率相匹配，保证为起动机保证为起动机提供足够大的起动电流提供足够大的起动电流和必要的和必要的持续时持续时间。间。一、起动系统的一、起动系统的组成、组成、作用、类型、要求作用、类型、要求3.3.要求要求 (3)(3)起动电路的起动电路的连接连接要可靠，起动要可靠，起动主电路主电路导线电阻导线电阻和接触电

8、阻要和接触电阻要尽可能小尽可能小，一般都在，一般都在0.010.01以下。因此，以下。因此，起动主电路的导线截面积比普通的导线大得多，并且起动主电路的导线截面积比普通的导线大得多，并且连接要非常牢固、可靠。连接要非常牢固、可靠。 (4) (4) 发动机起动后，起动机小齿轮自动与发动机发动机起动后，起动机小齿轮自动与发动机飞轮飞轮退出啮合或滑转退出啮合或滑转，防止发动机带动起动机运转。，防止发动机带动起动机运转。QD变型代号变型代号设计序号设计序号功率等级功率等级产品代号：产品代号：Q Q表示表示 “ “起起”；D D表示表示“动动” QDJ QDJ表示减速起动机；表示减速起动机； QDY QD

9、Y表示永磁起动机（包括永磁减速起动机）表示永磁起动机（包括永磁减速起动机）电压等级电压等级电压等级：电压等级：1 112V12V；2 224V24VQD125QD125：表示额定电压为：表示额定电压为12V12V、功率为、功率为1 12KW2KW，第五次设计的起动机。，第五次设计的起动机。功率等级代号功率等级代号1 12 23 34 45 56 67 78 89 9功率（功率（KWKW）-1-11-21-22-32-33-43-44-54-55-65-66-76-77-87-888起动机功率等级代号起动机功率等级代号4.4.型号型号二、起动机的组成二、起动机的组成传传动动机机构构电电磁磁开开关

10、关直直流流电电动动机机视频视频控制装置（电磁开关）控制装置（电磁开关） 直流电动机直流电动机 传动装置（啮合机构）传动装置（啮合机构） 产生电磁转矩产生电磁转矩起动时，啮合传动；起动后，打滑脱开起动时，啮合传动；起动后，打滑脱开接通、切断电动机与蓄电池之间的电路接通、切断电动机与蓄电池之间的电路二、起动机的组成二、起动机的组成视频视频1.1.直流电动机直流电动机前端盖前端盖磁场绕组磁场绕组电枢绕组电枢绕组电枢轴电枢轴铁芯转子铁芯转子换向器换向器后端盖后端盖电刷架电刷架二、起动机的组成二、起动机的组成1.1.直流电动机直流电动机电枢：产生电磁转矩电枢：产生电磁转矩 （2 2）要求）要求零件的机械

11、强度高，电路电阻小零件的机械强度高，电路电阻小（1 1）作用）作用产生转矩产生转矩壳体：安装磁极，固定机件壳体：安装磁极，固定机件（3 3）组成：）组成：磁极：产生磁场磁极：产生磁场换向器：改变引入电流方向换向器：改变引入电流方向电刷组件：引入电流电刷组件：引入电流电枢绕组与磁场绕组串联电枢绕组与磁场绕组串联的直流电动机称为的直流电动机称为串励串励式式直流电动机直流电动机磁极磁极 由由外壳、磁极、磁场线圈外壳、磁极、磁场线圈等部分组成。外壳内壁装有等部分组成。外壳内壁装有四个四个磁极磁极，相对的是同极，相邻的是异极。磁场线圈采用，相对的是同极，相邻的是异极。磁场线圈采用串串联或联或复复联，一端

12、与外壳上的绝缘接柱（即磁场接柱）相连，另一端与联，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。正电刷相连。线路连接如图所示。铁心铁心励励磁磁绕绕组组机壳机壳磁极磁极磁极磁极磁场绕组磁场绕组磁场绕组是由绕在极靴上的线圈构成的电磁铁。磁场绕组是由绕在极靴上的线圈构成的电磁铁。磁极磁极磁场绕组形成的磁场磁场绕组形成的磁场 当电流流过磁场绕组时，便建立强大的、静止的当电流流过磁场绕组时，便建立强大的、静止的电磁场，磁场根据绕组围绕在极靴的方向，分为电磁场，磁场根据绕组围绕在极靴的方向，分为N N极极和和S S极极。磁场绕组的极性对调，便产生相反的磁场。磁场绕组的极性

13、对调，便产生相反的磁场。 电枢电枢 电枢线圈是用电枢线圈是用扁铜线扁铜线绕成，较绕成，较粗且匝数少粗且匝数少；电枢轴中部位；电枢轴中部位置制有置制有螺旋齿槽螺旋齿槽，用以装置啮合器；为了，用以装置啮合器；为了防止轴向窜动防止轴向窜动，轴的，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。止动挡圈及弹性档圈。换向器与电刷换向器与电刷换向器将电源提供的直流电转化成换向器将电源提供的直流电转化成电枢绕组所需要的交流电，以保证电枢绕组所需要的交流电，以保证电枢绕组所产生的转矩方向不变。电枢绕组所产生的转矩方向不变。换向

14、器与电刷换向器与电刷内装内装4 4个电刷：个电刷：绝缘电刷绝缘电刷搭铁电刷搭铁电刷接励磁绕组和电枢绕组，和壳体绝缘。接励磁绕组和电枢绕组，和壳体绝缘。与外壳直接相连，构成电路搭铁。与外壳直接相连，构成电路搭铁。2.2.传动机构传动机构二、起动机的组成二、起动机的组成（1 1）组成：起动机的传动机构由）组成：起动机的传动机构由驱动齿轮驱动齿轮、单向离合器单向离合器、拨叉拨叉等组成，安装在起动机轴的花键部分。等组成，安装在起动机轴的花键部分。 拨叉拨叉单向离合器单向离合器驱动齿轮驱动齿轮 拨叉拨叉单向离合器单向离合器驱动齿轮驱动齿轮2.2.传动机构传动机构（2 2）作用：）作用：起动时，传动机构使

15、驱动齿轮与飞轮齿圈啮合起动时，传动机构使驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，将电动机产生的力矩通过飞轮传递给发动机曲轴，使发动机起将电动机产生的力矩通过飞轮传递给发动机曲轴，使发动机起动；动；起动后，传动机构应使驱动齿轮与电动机脱开起动后，传动机构应使驱动齿轮与电动机脱开，防止电动，防止电动机超速。机超速。 起动时啮合起动时啮合起动后脱离起动后脱离2.2.传动机构传动机构二、起动机的组成二、起动机的组成（3 3）单向离合器）单向离合器 单向离合器的作用是单方向传递转矩单向离合器的作用是单方向传递转矩，即起动发动机时将，即起动发动机时将起动机的转矩传给飞轮齿圈，而当发动机起动后，它又能自动起动机的转矩传给飞

16、轮齿圈，而当发动机起动后，它又能自动打滑，不使飞轮齿圈带动起动机电枢旋转，以免损坏起动机。打滑，不使飞轮齿圈带动起动机电枢旋转，以免损坏起动机。 常用单向离合器主要有：常用单向离合器主要有：滚柱式滚柱式单向离合器、单向离合器、摩擦片式摩擦片式单单向离合器和向离合器和弹簧式弹簧式单向离合器。单向离合器。 1 1）滚柱式单向离合器）滚柱式单向离合器1-1-驱动齿轮；驱动齿轮；2-2-外壳；外壳；3-3-十字块；十字块；4-4-滚柱；滚柱；5-5-压帽弹簧；压帽弹簧；6-6-垫圈；垫圈；7-7-护盖；护盖；8-8-花键套筒；花键套筒；9-9-弹簧座；弹簧座；10-10-啮合弹簧；啮合弹簧；11-11

17、-拨环；拨环；12-12-卡簧卡簧结构简单，但传递转矩的能力有限，故不能用于大功率启动结构简单，但传递转矩的能力有限，故不能用于大功率启动机，机，主要用于中、小功率的启动机主要用于中、小功率的启动机。 1 1）滚柱式单向离合器）滚柱式单向离合器结构特点结构特点在外壳与十字块之间，形成了四个宽窄不等的楔形槽，每个槽在外壳与十字块之间，形成了四个宽窄不等的楔形槽，每个槽内分别有一套滚柱、压帽和弹簧。内分别有一套滚柱、压帽和弹簧。滚柱的直径略大于楔形槽的滚柱的直径略大于楔形槽的窄端，而小于宽端。窄端，而小于宽端。电枢轴电枢轴- -十字块；驱动齿轮十字块；驱动齿轮- -外壳。外壳。1 1）滚柱式单向离

18、合器）滚柱式单向离合器当十字块为主动部分旋转时，当十字块为主动部分旋转时，滚柱滚入窄端，将十字块与外滚柱滚入窄端，将十字块与外壳卡紧，十字块与外壳之间能传递力矩壳卡紧，十字块与外壳之间能传递力矩，如，如a a图所示。而当外图所示。而当外壳作为主动部分旋转时，壳作为主动部分旋转时，滚柱滚入宽端，则放松打滑，不能滚柱滚入宽端，则放松打滑，不能传递力矩传递力矩，如，如b b图所示。图所示。 视频视频1 1）滚柱式单向离合器）滚柱式单向离合器起动时起动时，拨叉将离合器推出，驱动齿轮与飞轮啮合，电动机，拨叉将离合器推出，驱动齿轮与飞轮啮合，电动机通电后，带动十字块旋转。此时通电后，带动十字块旋转。此时十

19、字块处于主动状态，使滚十字块处于主动状态，使滚柱滚入窄端，将十字块与外壳卡紧。柱滚入窄端，将十字块与外壳卡紧。工作过程工作过程1 1）滚柱式单向离合器）滚柱式单向离合器工作过程工作过程 起动后（仍未松开点火开关起动档）起动后（仍未松开点火开关起动档），飞轮齿圈带动驱，飞轮齿圈带动驱动齿轮与外壳高速旋转，当转速超过十字块时，就迫使动齿轮与外壳高速旋转，当转速超过十字块时，就迫使滚柱滚柱滚入宽端，各自自由滚动，起保护作用。滚入宽端，各自自由滚动，起保护作用。 摩擦片式离合器能摩擦片式离合器能传递较大转矩，故多用于中等传递较大转矩，故多用于中等功率起动机功率起动机。但摩擦片磨损后，摩擦力会大大降低，

20、。但摩擦片磨损后，摩擦力会大大降低，故故需经常调整需经常调整。2 2）摩擦片式单向离合器）摩擦片式单向离合器2 2）摩擦片式单向离合器）摩擦片式单向离合器2-11结构特点结构特点由内、外接合毂，主、从动摩擦片等组成。外接合毂套装在电由内、外接合毂，主、从动摩擦片等组成。外接合毂套装在电动机轴上，主动摩擦片（青铜材料）装入外接合毂的切槽中；动机轴上，主动摩擦片（青铜材料）装入外接合毂的切槽中；从动摩擦片插入内接合毂的切槽内，内结合毂装在驱动齿轮柄从动摩擦片插入内接合毂的切槽内，内结合毂装在驱动齿轮柄的螺旋花键上。的螺旋花键上。2 2）摩擦式单向离合器）摩擦式单向离合器工作过程工作过程主从动摩擦片

21、相间排列，在离合器工作时利用两者主从动摩擦片相间排列，在离合器工作时利用两者间的摩擦力传递转矩。间的摩擦力传递转矩。摩擦片摩擦片压紧时压紧时传递力矩，摩传递力矩，摩擦片擦片放松时放松时脱离传递。脱离传递。2 2）摩擦式单向离合器）摩擦式单向离合器动力传递过程动力传递过程电动机轴电动机轴 外结合毂外结合毂 主动摩擦片主动摩擦片 从动摩擦片从动摩擦片 内结合毂内结合毂 驱动小齿轮驱动小齿轮3 3）弹簧式单向离合器）弹簧式单向离合器弹簧式离合器结构简单、工艺性好、寿命长、成本低弹簧式离合器结构简单、工艺性好、寿命长、成本低，并能传递较大转矩，但扭力弹簧圈数多，轴向尺寸，并能传递较大转矩，但扭力弹簧圈

22、数多，轴向尺寸较长，较长，一般在大功率起动机上装用一般在大功率起动机上装用。 3 3）弹簧式单向离合器）弹簧式单向离合器起动发动机时起动发动机时，电枢轴带动传动套筒转动，扭力弹簧顺其旋转，电枢轴带动传动套筒转动，扭力弹簧顺其旋转方向扭转，方向扭转，圈数增加，内径变小圈数增加，内径变小，将齿轮柄与传动套筒包紧，将齿轮柄与传动套筒包紧，成为一体，起动机转矩经扭力弹簧传给驱动齿轮成为一体，起动机转矩经扭力弹簧传给驱动齿轮发动机起动后发动机起动后，驱动齿轮转速高于传动套筒，扭力弹簧，驱动齿轮转速高于传动套筒，扭力弹簧反向扭反向扭转放松，内径变大转放松，内径变大，驱动齿轮与传动套筒松脱打滑，发动机的，驱

23、动齿轮与传动套筒松脱打滑，发动机的转矩不能传给电动机电枢转矩不能传给电动机电枢3.3.控制装置控制装置二、起动机的组成二、起动机的组成控制装置的作用是控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮齿圈的啮合与分离；控制驱动齿轮和飞轮齿圈的啮合与分离；控制电动机电路的接通与切断。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常用的装置有机械式和电磁式（1 1）作用）作用视频视频3.3.控制装置控制装置二、起动机的组成二、起动机的组成电磁开关主要有电磁开关主要有吸引线圈、保持线圈吸引线圈、保持线圈、活动铁芯、接、活动铁芯、接触盘、触点及其它附件组成。触盘、触点及其它附件组成。（2 2）结构）结构3.3

24、.控制装置控制装置二、起动机的组成二、起动机的组成（3 3）工作过程）工作过程1 1）啮合过程）啮合过程吸引和保持线圈电流方吸引和保持线圈电流方向相同，产生磁场，电向相同，产生磁场，电机缓慢旋转，齿轮移动机缓慢旋转，齿轮移动逐渐啮合。逐渐啮合。电流回路为：电流回路为： 保持线圈保持线圈蓄电池正极蓄电池正极起动开关起动开关 吸拉线圈吸拉线圈直流电机直流电机 搭铁搭铁视频视频3.3.控制装置控制装置二、起动机的组成二、起动机的组成（3 3）工作过程）工作过程2 2）起动过程）起动过程视频视频齿轮啮合的同时，接触齿轮啮合的同时，接触盘接触主接线柱，主电盘接触主接线柱，主电路接通，吸引线圈短路路接通，

25、吸引线圈短路，保持线圈继续通电，保持线圈继续通电，电机高速旋转，起动发电机高速旋转，起动发动机。动机。电流回路为：电流回路为： 保持线圈保持线圈蓄电池正极蓄电池正极起动开关起动开关 主接线柱主接线柱直流电机直流电机 搭铁搭铁3.3.控制装置控制装置二、起动机的组成二、起动机的组成（3 3）工作过程）工作过程3 3）复位过程）复位过程视频视频电流回路为：电流回路为： 蓄电池正极蓄电池正极电磁开关接线柱电磁开关接线柱吸拉线吸拉线圈圈保持线圈保持线圈搭铁搭铁吸引和保持线圈电吸引和保持线圈电流方向相反，产生流方向相反，产生的磁场相互抵消，的磁场相互抵消，齿轮回位，电路切齿轮回位，电路切断，电机停转。断

26、，电机停转。二、起动机的组成二、起动机的组成总结视频总结视频二、直流电动机的工作原理二、直流电动机的工作原理 直流电动机是将电能转直流电动机是将电能转变为机械能的设备，它是根变为机械能的设备，它是根据载流导体在磁场中受到电据载流导体在磁场中受到电磁力作用而发生运动的原理磁力作用而发生运动的原理进行工作的。进行工作的。（点击图片观（点击图片观看视频）看视频）二、直流电动机的工作原理二、直流电动机的工作原理二、直流电动机的工作原理二、直流电动机的工作原理n直流电动机转矩的大小，与电枢电流及磁极磁通的乘积直流电动机转矩的大小，与电枢电流及磁极磁通的乘积成正比，可由下式表示：成正比，可由下式表示：n式

27、中式中 , , CmCm 电机常数，与电动机的磁极对数电机常数，与电动机的磁极对数P P、电、电枢绕组总根数枢绕组总根数Z Z及电枢绕组电路的支路对数及电枢绕组电路的支路对数有关有关（Cm=PZCm=PZ/2/2）；）；nIS IS 电枢电流；电枢电流；n 磁极磁通。磁极磁通。 SmICM1.1.转矩自动调节原理转矩自动调节原理 1.1.转矩自动调节原理转矩自动调节原理 n在直流电动机通电时，产生电磁转矩，使电枢旋转，然而在直流电动机通电时，产生电磁转矩，使电枢旋转，然而电枢旋转时，其绕组又会切割磁力线，按电磁感应理论，电枢旋转时，其绕组又会切割磁力线，按电磁感应理论，在电枢绕组中又会产生感应

28、电动势，该电动势恰好与外加在电枢绕组中又会产生感应电动势，该电动势恰好与外加电枢电流方向相反，因此称为反电动势，其大小为：电枢电流方向相反，因此称为反电动势，其大小为：n式中式中 Ce Ce 与电机结构有关的常数与电机结构有关的常数n（Ce Ce = =PZPZ/60/60）；）；nn n 电动机转速。电动机转速。nCEef二、直流电动机的工作原理二、直流电动机的工作原理n由于反电动势的存在，直流电源加在电枢上的电压，一部由于反电动势的存在，直流电源加在电枢上的电压，一部分用来平衡反电动势，另一部分则降落在电枢绕组的电阻分用来平衡反电动势，另一部分则降落在电枢绕组的电阻上，称为电压平衡方程式，即上，称为电压平衡方程式，即 n式中式中 RSRS电枢回路的电阻，它包括电枢绕组的电阻以电枢回路的电阻，它包括电枢绕组的电阻以及电刷与换向器的接触电阻。及电刷与换向器的接触电阻。n可求出电枢电流：可求出电枢电流： ssfRIEUsesfsRnCUREUI1.1.转矩自动调节原理转矩自动调节原理 （1 1）负载增加）负载增加轴上阻力增加轴上阻力增加电枢转速电枢转速n n下降下降使使反电动势反电动势E E下降下降电枢电流增加电枢电流增加则则M M增加。增加。二、直流电动机的工作原理二、直流电动机的工作原理nCEefsesfsRnCUREUISmICM（2 2）负载减小）负载减小轴上阻力减小轴上阻