《汽车电气设备构造与维修》配套教案：模块四-项目1-启动机的认知

项目一启动机的认知教学目标1.了解启动系统的组成、功用、工作原理。2.识记启动系的元器件；分析汽车启动系统中典型元器件工作过程。3.会正确规范的拆装启动机。课时分配本项目共1个任务，安排1课时。教学重点对汽车启动系具体的元器件进行认知，并能识记。会规范、正确的拆装启动机，学会分析典型元器件的具体的工作过程。对汽车启动机的控制电路能进行分析，并讲述其工作过程。教学难点1.对汽车启动系具体的元器件进行认知。2.分析汽车启动系统中典型元器件工作过程。教学内容任务一启动机的认知知识链接一、启动机的功用启动系的作用是在正常使用条件下，通过启动机以足够高的转速运转，以便发动机顺利启动，发动机启动之后，启动机便立即停止工作。二、启动机的类型1．按直流电动机励磁方式分（1）电磁式它是由驾驶员旋动点火开关或按下启动按钮，直接控制或通过启动继电器使电磁开关接通启动机主电路。现采用的启动机均为电磁操纵式。（2）永磁式电动机磁极用永磁材料（铁氧体或铁硼等）制成，由于取消了磁场线圈，因此结构简单、体积小、质量轻。2．按传动机构的啮入方式的不同可分（1）强制啮合式是靠电磁力通过拨叉或直接推动驱动齿轮沿轴向移动来啮入飞轮齿圈，这种方式工作可靠，操作简单而广泛使用。（2）电枢移动式依靠启动机磁极的磁吸力使电枢沿轴向移动而使驱动齿轮发动机飞轮齿圈。电枢移动时需要较大的磁极吸力，常在一些大型启动机上使用。（3）减速式启动机是在传动机构中设有减速装置（行星齿轮机构），采用高速、小型、低力矩电动机，质量和体积比普通启动机可减小30％～35％，但结构和工艺比较复杂。其又分为外啮合减速式启动机、行星齿轮啮合式减速启动机。三、启动机的结构启动机一般由直流电动机、传动机构（或称啮合机构）和控制装置（电磁开关）三部分组成。1．直流电动机直流电动机的作用是产生力矩。串励直流电动机主要由机壳、磁极、电枢、换向器及电刷等组成。（1）机壳机壳的作用是安装磁极，固定机件。壳体是由低碳钢卷制而成，壳体上有四个检查窗口，中部只有一个电流输入接线柱，并在内部与励磁绕组的一端相连接。（2）磁极磁极的作用是产生磁场，它由固定在机壳上的磁极铁心和励磁绕组组成，一般是四个，两对磁极相对交错安装在电动机定子内壳上，如图所示。四个励磁线圈可互相串联后再与电枢绕组串联，也可两两串联后并联再与电枢绕绕组串联。（3）电枢电枢的作用是产生电磁转矩，电枢是直流电动机的转子部分，由铁心、绕组、换向器和电枢轴组成。电枢总成如图所示。（4）换向器它由一定数量的燕尾形铜片组成，并用轴套和压环组装成一个整体，压装在电枢轴上，各铜片之间以及铜片与轴套、压环之间均用云母或硬塑料片绝缘。（5）电刷及电刷架电刷及电刷架的作用是将电流通过换向器引入电枢让其旋转。图电刷及电刷架的组合电刷用铜与石墨粉压制而成，呈红棕色，加入铜可减小电阻并增加其耐磨性。一般含铜80％～90％，石墨10％～20％。电刷架多制成框式，正极刷架与端盖绝缘地固装，负极刷架直接搭铁。刷架上装有弹力较大的盘形弹簧。如图所示。一般有四个电刷及电刷架，电刷架固定在前端盖上，其中两个对置的电刷架与端盖绝缘，称为绝缘电刷架；另外两个对置的电刷架与端盖直接铆合而搭铁，称为搭铁电刷架。（6）端盖端盖有前、后之分。前端盖一般用钢板压制而成，其上装有四个电刷架，后端盖为灰铸铁浇铸而成。它们分别装在机壳的两端，靠两根长螺栓与启动机机壳紧固在一起。两端盖内均装有青铜石墨轴承套或铁基含油轴承套，以支承电枢轴。2．启动机的传动机构传动机构的作用是把直流电动机产生的转矩传递给飞轮齿圈，再通过飞轮齿圈把转矩传递给发动机的曲轴，使发动机启动后，飞轮齿圈与驱动齿轮自动打滑脱离。传动机构一般由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成。3．启动机的控制装置启动机的控制装置分为机械式和电磁式两种。通常称为启动开关。控制装置有机械式和电磁式两种。机械式控制装置是用脚踏或手拉的方式直接操纵离合器和控制电动机电路的。这种装置虽然结构简单、工作可靠，但要求启动机、蓄电池靠近驾驶室，而受安装布局的限制，且操纵不便，因此现已很少采用。现在启动机大都采用电磁式控制装置。电磁式控制装置是利用电磁力来控制离合器的驱动齿轮与飞轮的啮合或分离，并同时控制电动机开或关。下面我们主要介绍电磁式控制装置的控制原则。为了充分发挥启动机和蓄电池的性能，启动机控制装置应遵循如下基本原则：①“先啮合后接通”的原则。即首先使驱动齿轮进入啮合，然后使主开关接通，以免驱动齿轮在高速旋转过程中进行啮合，引起打齿并且啮合困难。②“高启动转速”原则。即启动机控制装置应尽量减少甚至不消耗蓄电池电能，以便使蓄电池的电能尽可能多的用于启动电机，提高启动转速。③切断主电路后，驱动齿轮能迅速脱离啮合。直流串励式电动机的工作原理直流电动机是将电能转变为机械能的设备，它是根据载流导体在磁场中将受到电磁力作用而发生运动的原理进行工作的。由电磁理论知，将直导体置于磁场中，使其通过一定方向的电流时，直导体就会受到定向电磁力作用而运动，且运动方向与导体中电流方向和磁场方向有一定关系，可用左手定则判断，如图所示所示。直流电动机的工作原理：电动机的电刷与直流电源相连，电流由正电刷和换向片A流入，从换向片B和负电刷流出，如图所示，此时电流方向为：蓄电池正极→正电刷→换向片A→线圈abcd→换向片B→负电刷→蓄电池负极。电流方向为a→d，由左手定则可以确定，线圈受到逆时针方向的转矩作用，电枢绕组及换向片在电磁力矩的作用下逆时针转动。当电枢转过180°以后，正电刷和换向片B相接触，负电刷和换向片A相接触，电流方向为：蓄电池正极→正电刷→换向片B→线圈dcba→换向片A→负电刷→蓄电池负极。线圈中的电流方向为d→a，由左手定则