《汽车电器与电子设备》课件广科大玉洁第三章起动

第三章起动机第三章起动机一、概述要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴。曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动的怠速运作的过程，称为发动机的起动。发动机的起动性能用起动转矩Md、起动转速n/mi。和起动功率P等参数来评价。起动条件起动转矩：能够使曲转旋转的最低转矩称为起动转矩。起动转矩必须克服压缩阻力和内磨擦阻力矩。起动阻力矩与发动机压缩比、温度、机油粘度等有关。起动转速：能使发动机起动的曲轴最低转速称为起动转速。在0～20℃时，汽油机的起动转速为30～40r/min，柴油机的起动转速为150～300r/min。起动功率：起动机的功率应当大于或等于发动机必需的起动功率，否则就不能保证发动机的起动性能。一、概述

起动机的安装位置①人力起动：起动最为简单，只须将起动手摇柄端头的横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内，以人力转动曲轴。②电动机起动：电动机起动是用电动机作为机械动力，当将电动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转。电动机本身又用蓄电池作为电源。③辅助汽油机起动：只用于大功率柴油机上。起动方式第三章起动机电力起动机一般由三部分组成：电动机：其作用是产生转矩(将电能转换为机械能)。传动机构(或称啮合机构)其作用是：在发动机起动时，使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环，将起动机转矩传给发动机曲轴；而在发动机起动后,使驱动齿轮打滑与飞轮齿环自动脱开。控制装置(即电磁开关)：用来接通和切断起动机与蓄电池之间的电路。在有些汽车上，还具有接入和隔除点火线圈附加电阻的作用。直流电动机电磁开关传动机构起动机构成第三章起动机第一节、直流电动机一、构造电刷及电刷架磁极电枢换向器串励式直流电动机由磁极、电枢、换向器、电刷等组成。要求：零件的机械强度高，电路电阻小。第一节、直流电动机

换向器照片1、电枢：由电枢线圈及铁芯、电枢轴、换向器等组成作用：通电后产生转动力矩电枢轴电枢绕组铁心直流电动机主要由壳体、磁极、电枢、换向器和电刷组件等部分组成。其工作时有两个显著的特点：①工作电流大、转矩大；②工作时间短（一般为3-5s）.流经电枢绕组的电流很大，一般都为400A左右第一节、直流电动机-----电枢（续）②．传动机构与电枢轴采用花键配合；③．电枢轴采用三点支撑；④．电枢轴尾部有限位圈。第一节、直流电动机-----磁极铁心励磁绕组机壳2、磁极由固定在机壳上的铁心和装在铁心上的磁场绕组组成。作用：建立电动机的电磁场第一节、直流电动机-----磁极（续）励磁绕组与电枢绕组的接线方法（直流串励）四励磁绕组串联励磁绕组先串后并第一节节、直直流电电动机机-----磁极（（续））磁场与磁路第一节节、直直流电电动机机-----磁极（（续））视频3、磁场场绕组组第一节节、直直流电电动机机-----电刷与与轴承承电刷的的作用用是将将电流流引入入电枢枢使之之产生生定向向转矩矩。3、电电刷与与轴承承第一节节、直直流电电动机机-----电刷与与轴承承（续续）两个正正电刷刷与端端盖绝绝缘，，两个个负电电刷直直接接接铁。。由铜粉粉（80～90﹪﹪）和石墨墨粉（10～20﹪﹪）压制而而成。。前端盖外壳电刷磁场绕组电枢离合器后端盖第一节节、直直流电电动机机-----换向器器换向器剖面示意铜片轴套压环接线凸缘电枢第一节节、直直流电电动机机二、工工作原原理第一节节、直直流电电动机机视频4、直流流电动动机的的工作作原理理及换换向第一节节、直直流电电动机机直流面面临的的问题题：交交变的的电磁磁转矩矩只能能使电电枢来来回摆摆动第一节节、直直流电电动机机电动机机的电电磁转转矩M取决于于磁通通φ与电枢枢电流流Ia的乘积积，即:M=CmφIa其中Cm—电机结结构常常数转矩自自动调调节：：直流电电动机机拖动动负载载，当当负载载发生生变化化时，，电动动机的的电枢枢转速速、电电枢电电流、、电磁磁转矩矩均会会自动动的作作相应应的变变化，，以满满足不不同负负载的的需要要。第一节节、直直流电电动机机三、特特性1、转转矩特特性：：电动机机的电电磁转转矩随随电枢枢电流流变化化的关关系。。M取决决于于磁磁通通φ、、电枢枢电电流流Is的乘乘积积M=CmφISΦ＝＝KISM=CmIS×KIS=CIS2在起起动动瞬瞬间间，，转转速速为为0，反反电电动动势势为为0，所所以以IS最大大，，转转矩矩很很大大，，使使发发动动机机易易于于起起动动。。磁路路未未饱饱和和时时，，电电磁磁转转矩矩与与电电枢枢电电流流的的平平方方成成正正比比，，饱饱和和后后，，磁磁通通几几乎乎不不变变电电磁磁转转矩矩才才与与电电枢枢电电流流成成线线性性关关系系。。起动动机机的的转转矩矩、、转转速速、、功功率率与与电电流流之之间间的的关关系系称称为为起起动动机机的的工工作作特特性性。第一节、、直流电电动机2、机械械特性定义：电电动机的的转速随随转矩而而变化的的关系。。磁路未饱饱和时，，电磁转转矩与电电枢电流流的平方方成正比比，饱和和后，磁磁通几乎乎不变电电磁转矩矩才与电电枢电流流成线性性关系。。转速与电电流的关关系第一节、、直流电电动机3功率特性性完全制动动和空载载时，起起动机的的功率为为零。时达到最最大功率率，这个个功率称称为起动动机的额额定功率率。在电流第一节、、直流电电动机四、影响响起动机机功率和和转矩的的因素1、接触电电阻和导导线电阻阻的影响响电阻↑→→电压压降↑→→P、M↓2、蓄电池池内阻容量大，，内阻小小→P、M↑3、温度T↑→→蓄电池容容量↑内内阻↓→→P、M↑第二节起起动机机基本参参数的确确定第二节起起动机机基本参参数的确确定选择起动动机的基基本参数数：起动动机功率率、起动动机与发发动机传传动比、、蓄电池池容量。。一、功率大小取决决于发动动机最低低起动转转速和起起动阻力力矩P=Mn/9550(KW)起动阻力力矩M通常包括括三部分分:1）摩擦力力矩（60％）2）压缩损损失力矩矩（25％）3）发动机机附件损损失力矩矩（15％）发动机的的阻力矩矩主要取决决于气缸缸的工作作容积、、缸数、、压缩比比、转速速和温度度等。第二节起起动机机基本参参数的确确定对于汽油油机，发发动机可可靠起动动条件：：1）气缸吸吸入可能能着火的的混合气气2）压缩终终了混合合气达到到一定温温度和压压力3)点火装置置发出足足够能量量的火花花为保证顺顺利起动动，最低低转速n：汽油机：：50－70r/min；柴油机：：100－200r/min.蓄电池容容量的确确定按经验公公式C=(600~800)P/U确定蓄电电池的容容量。C：蓄电池池额定容容量P：起动机机额定功功率U：起动机机额定电电压第二节起起动机机基本参参数的确确定意义：正正确的传传动比，，能保证证发动机机可靠起起动,同时能使使起动机机达到到最大功功率。最佳传动动比：最最佳传动动比就是是起动机机工作在在最大功功率时所所对应的的传动比比。实际传动动比一般般选的比比最佳传传动比稍稍小,这样起动动机的工工作电流流有所增增大,功率减小小了一些些,但转矩增增大很多多,对起动非非常有利利。此外外,传动比的的选择还还受飞轮轮齿环和和起动机机驱动齿齿轮的限限制。一般汽油油机传动动比：13－17、柴油机机8－10二、传动动比选择择第四节电电磁操操纵强制制啮合式式起动机机第四节电电磁操操纵强制制啮合式式起动机机在各种起起动机的的三个组组成部分分中，电电动机部部分一般般没有本本质的差差别，而而控制方方法和传传动机构构的啮入入方式则则有很大大差异，，因此起起动机是是按控制制方法和和传动机机构啮入入方式的的不同来来分类的的。按传动机机构啮入入方式：：(1)惯性啮啮合式式；(2)强制啮啮合式式；(3)电枢移移动式式；(4)齿轮移移动式式；(5)同轴式式起动动机；；按控制制方法法的不不同：：(1)机械控控制式式(2)电磁控控制式式除上述述以外外，还还有磁磁极为为永久久磁铁铁的永永磁式式起动动机，，以及及内装装减速速齿轮轮的减减速起起动机机等等等。第四节节电电磁操操纵强强制啮啮合式式起动动机主要作作用：：控制制起动动机驱驱动齿齿轮与与发动动机飞飞轮啮啮合；；控制制起动动机主主电路路的导导通。。工作原原理：：经按按钮开开关给给电磁磁开关关的电电磁线线圈一一个小小电流流，电电磁铁铁产生生磁场场使电电磁开开关吸吸合，，这样样电源源的电电流就就通过过电磁磁开关关的触触点输输送给给大功功率电电力设设备。。电磁式式起动动机工工作原原理视视频控制机机构:电磁开开关第四节节电电磁操操纵强强制啮啮合式式起动动机----工作过过程①起动开开关接接通：：a、首先先接通通起动动继电电器磁磁化线线圈电电路;Ⅱ.保持线线圈电电路：：第四节节电电磁操操纵强强制啮啮合式式起动动机----工作过程b、电磁铁机机构线圈电电路接通；；Ⅰ.吸引线圈电电路：c、驱动齿轮轮与飞轮啮啮合：d、电动机电电路接通，，起动机带带动发动机机转动。e、当两齿轮轮相抵时，，离合器的的锥形（啮啮合）弹簧簧起作用，，保证先接接通，后啮啮合。第四节电电磁操纵强强制啮合式式起动机----工作过程f、电动机电电路接通时时，吸引线线圈被短路路，固定铁铁芯只靠保保持线圈电电流的磁场场吸力将活活动引铁吸吸住。第四节电电磁操纵强强制啮合式式起动机----工作过程g、在电动机机电路接通通同时或稍稍早，附加加电阻线被被短路。第四节电电磁操纵强强制啮合式式起动机----工作过程②、起动开关关断开：a、起动继电电器线圈电电路断电;b、保持线圈圈电流改道道，（吸、、保线圈电电流方向相相反）起动动机停止工工作。第四节电电磁操纵强强制啮合式式起动机----工作过程③、两齿咬死死不能分离离时：分离离弹簧起作作用，使电电动机开关先断断开，以保保证驱动齿齿轮与飞轮轮可靠分离离。第四节电电磁操纵强强制啮合式式起动机----工作过程第四节电电磁操纵强强制啮合式式起动机弹簧式离合合器（p59)作用：单向离合器器单向传递转矩并并在起动后后自动打滑滑，防止发发动机起动动后飞轮带带动起动机机电枢高速速飞转而造造成事故；；拨叉与移移动衬套一一起使单向向离合器做做轴向移动动，将驱动动齿轮与发发动机飞轮轮啮合常用的单向向离合器有有滚柱式、、摩擦片式式和弹簧式三种。第四节电电磁操纵强强制啮合式式起动机弹簧式单向向离合器弹簧式单向向离合器的的原理是通通过扭力弹簧的的径向收缩缩和放松来实现分离离和接合的的。起动机带动动曲轴旋转转时，扭力力弹簧扭紧紧，包紧齿齿轮柄与连连接套筒，，电枢的转转矩通过扭扭力弹簧、、驱动齿轮轮传给飞轮轮；起动后后驱动齿轮轮的转速高高于起动机机电枢，则则扭力弹簧簧放松，则则飞轮齿圈圈的转矩便便不能传给给电枢。特点：能传传递较大扭扭矩，摩擦擦力下降后后需调整。。应用：大功功率起动机机上。结构：驱动动齿轮及外外壳、滚柱柱、十字块块及传动套套筒、气动动机轴等1-驱动齿轮；；2-外壳；3-十字块；4-滚柱；5-压帽与弹簧簧；6-垫圈；7-护盖；8-花键套简；；9-弹簧座；10-缓冲弹簧；；11-移动衬套；；12-卡簧滚柱式单向向离合器滚柱式离合合器滚柱式离合合器工作过程：：起动时，滚滚柱滚入楔楔形槽窄处处被卡死，，十字块、、滚柱、驱驱动齿轮连连成一体；；起动后，滚滚柱滚入楔楔形槽宽处处而打滑。。（3）特点：结构简单，，坚固耐用用，传递较较大转矩时时易卡死（4）应用：中、小功率率起动机，，应用最多多。滚柱的受力力及作用示示意图a)起动时；b)起动后第四节电电磁操纵强强制啮合式式起动机二、东风EQ1090汽车QD124型起动机由于起动机机工作时电电流很大，，容易使开开关损坏。。DQ124型起动机增增加一个附附加继电器器，点火开开关闭合时时，接通继继电器线圈圈，使触点点闭合，接接通吸拉线线圈和保位位线圈的电电路。第四节电电磁操纵强强制啮合式式起动机三尼桑设置了安全全继电器作作用见P60第五节、移移动电枢啮啮合式起动动机广泛应用在在大功率柴柴油车上。。借助磁极磁磁力，移动动整个电枢枢而使驱动动齿轮啮入入飞轮齿环环。保护飞车的的能力不受受功率限制制，可做成成大功率起起动机。第五节、移移动电枢啮啮合式起动动机第一阶段，，啮入。起动时，按按下起动按按钮K，电磁铁4产生吸力吸吸引接触盘盘6，但由于扣扣爪8顶住了挡片片7，接触盘仅仅能上端闭闭合，如图图3—25b所示。此时时辅助励磁磁绕组接通通，并联辅辅助绕组3和串联励磁磁绕组2产生的电磁力，克服复位位弹簧的拉拉力，吸引电枢向向后移动，，使起动机机齿轮啮入入飞轮齿圈圈。由于辅助励励磁绕组用用细铜线绕绕制，电阻阻大，流过过的电流较较小，起动机仅以以较低的速速度旋转，，使齿轮啮啮入柔和。。第五节、移移动电枢啮啮合式起动动机第二阶段，，起动。当电枢移动动使小齿轮轮与飞轮基基本啮合后后，固定在在换向器端端面的圆盘盘10，顶起扣爪爪8，使挡片7脱扣，于是是，接触盘盘6的下端也闭闭合，接通主励磁磁绕组1的电路，起起动机便以以正常的转转矩工作，，起动发动动机。在起动过程程中，摩擦擦片离合器器13压紧紧并并传传递递扭扭矩矩，，如如图图3－25C所示示。。第五五节节、、移移动动电电枢枢啮啮合合式式起起动动机机第三三阶阶段段，，脱脱开开。。发动动机机起起动动后后，，驱驱动动齿齿轮轮转转速速增增大大，，摩摩擦擦片片离离合合器器被被旋旋松松，，曲曲轴轴转转矩矩便便不不能能传传到到电电枢枢上上，，起起动动机机处处于于空空载载状状态态。。直直到到松松开开起起动动按按钮钮，，电电枢枢又又移移回回原原位位，，驱驱动动齿齿轮轮与与飞飞轮轮齿齿圈圈脱脱开开，，扣扣爪爪也也回回到到锁锁止止位位置置，，起起动动机机才才停停止止运运转转。。第六六节节减减速速起起动动机机优点点：：单位位重重量量的的输输出出功功率率增增加加；；缩小小了了外外部部尺尺寸寸，，便便于于安安装装；；提高高了了起起动动转转矩矩，，有有利利于于发发动动机机的的低低温温起起动动；；减轻轻了了蓄蓄电电池池的的负负担担，，延延长长了了使使用用寿寿命命。。减速速起起动动机机在普普通通带带电电磁磁开开关关的的强强制制啮啮合合式式起起动动机机电枢枢和和驱驱动动齿齿轮轮之之间间增增加加了了一一套套减减速速机机构构，可可将将起起动动机机电电枢枢的的工工作作转转速速设设计计得得较较高高，，然然后后通通过过减减速速机机构构使使驱驱动动齿齿轮轮的的转转速速降降低低并并使使转转矩矩增增加加。。因因此此可可采采用用小小型型、、高高速速、、低低转转矩矩的的电电动动机机，，使使起起动动机机具具有有以以下下优优点点（（减减速速起起动动机机的的优优点点））：：第六节减减速起起动机在起动机机的传动动装置中中装有减减速装置置的起动动机，称称为减速速型起动动机，简简称减速速起动机机减速型起起动机具具有以下下优点：：（1）起动转转矩增大大，起动动可靠性性提高。。因此有有利于低低温起动动。（2）比功率率（即单单位质量量输出的的功率））大，质质量小。。在输出出功率率相同的的情况况下，质质量可减减小25％～35%。（3）外部尺尺寸缩小小，其总总长度可可缩短20%～30%。这样在在汽车上上所占空空间可大大沐缩小小。（4）减轻了了蓄电池池的负担担，可相相对延长长蓄电池池的使用用寿命。。减速装置置减速原原理电动机的的输出功功率Pi等于电枢枢轴输入入减速装装置的转转矩M与电枢轴轴的角速速度ωi之积，即即Pi=Miωi减速装置置输出轴轴上的功功率P。等于减减速装置置输出轴轴上的转转矩M。与其角角速度ω。之积，，即Po=Moωωo如果忽略略减速装装置的机机械损失失，则减减速装置置输出轴轴上的功功率应当当等于电电动机输输入减速速装置的的功率，，即Po=Pi或M0ωo=Miωi第六节减减速起起动机处于啮合合中的两两个齿轮轮的角速速度与两两齿轮的的齿数成成反比。。电动机的的输出功功率经过过减速装装置后，，转速降降低了3～5倍，转矩矩增大了了3～5倍，从而而达到减减速起动动机减速速增扭的的目的。。起动机的的减速装装置，常常见的有有三种形形式：内内啮合式式、外啮啮合式和和行星齿齿轮式。。第六节减减速起起动机外啮合式式减速起起动机减速齿轮轮啮合关关系减速齿轮轮装置采采用平行行轴外啮啮合减速速齿轮装装置，该该装置中中设有三三个齿轮轮，即电电枢轴齿齿轮，惰惰轮(中间齿轮轮)及减速齿齿轮。第六节减减速起起动机行星齿轮轮式减速速起动机机行星齿轮轮减速起起动机的的结构行星齿轮轮减速装装置结构构第六节减减速起起动机注：相对对效率比比仅指在在某种特特定工况况下与普普通起动动机效率率之比第六节减减速起起动机（1）负载平平均分配配在3个行星齿齿轮上，，内齿圈圈可用塑塑料制成成，能够够减小质质量量和降低低噪声。。（2）电枢轴轴和轴承承上无径径向负载载，与其其他传动动型式相相比，振振动较小小。（3）减速比比大时，，只影响响起动机机轴向长长度，并并不影响响装配。。行星减速速装置优优点：第六节减减速起起动机减速起动动机实例例一第六节减减速起起动机减速起动动机实例例2（行星齿齿轮式））第六节减减速起起动机减速起动动机实例例3（内啮合合式）第六节减减速起起