《汽車電器與電子控制技術(shù)》

第三章起動(dòng)機(jī)天津科技大學(xué)機(jī)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(dòng)機(jī)概述第三節(jié)典型起動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理第一節(jié)起動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理第二節(jié)起動(dòng)機(jī)基本參數(shù)的選擇第四節(jié)起動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障和診斷以及試驗(yàn)與調(diào)整2/3/20232天津科技大學(xué)談炳發(fā)概述1.發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)的組成：一般由蓄電池、電流表、起動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、繼電器等組成。2.起動(dòng)機(jī)的作用：將蓄電池的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)使其起動(dòng)。3.目前汽車上普遍使用的是電力起動(dòng)機(jī),它是采用裝有電磁開(kāi)關(guān)的電動(dòng)機(jī)作為起動(dòng)動(dòng)力的。2/3/20233天津科技大學(xué)談炳發(fā)概述起動(dòng)機(jī)一般由三部分組成：一、直流串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)：產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩二、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：起動(dòng)時(shí)將起動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙入飛輪齒環(huán)，將轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸；起動(dòng)后使驅(qū)動(dòng)齒輪自動(dòng)打滑。三、電磁式控制裝置：

接通和切斷電動(dòng)機(jī)與蓄電池之間的電路，控制驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理三、電磁式控制裝置二、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)四、起動(dòng)機(jī)特性一、直流電動(dòng)機(jī)2/3/20235天津科技大學(xué)談炳發(fā)一、直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)由機(jī)殼、磁極、電樞、換向器、電刷等組成。（3）電樞：用來(lái)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(lì)磁繞組構(gòu)成，其作用是在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生磁場(chǎng)。（5）電刷：將電流引入電動(dòng)機(jī)。（6）端蓋（4）換向器：連接磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)的構(gòu)造（1）機(jī)殼2/3/20236天津科技大學(xué)談炳發(fā)一、直流電動(dòng)機(jī)2.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和轉(zhuǎn)矩

（1）工作原理直流電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，它是根據(jù)帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)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(gè)線圈所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩太小，且轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，因此實(shí)際上，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)2.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和轉(zhuǎn)矩直流電動(dòng)機(jī)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(dòng)調(diào)節(jié)原理M=CmIs?直流電動(dòng)機(jī)通電工作時(shí)，電樞旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，電源電壓用于平衡反電動(dòng)勢(shì)和電樞繞組電阻上的電壓降。電動(dòng)機(jī)負(fù)載增加時(shí)，電樞轉(zhuǎn)速下降而使反電動(dòng)勢(shì)減小，電樞電流則增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增大與阻力矩相等，電動(dòng)機(jī)以新的較低的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）轉(zhuǎn)矩2/3/20238天津科技大學(xué)談炳發(fā)二、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)起動(dòng)，而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，它又能自動(dòng)打滑，防止發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒環(huán)帶動(dòng)起動(dòng)機(jī)電樞飛轉(zhuǎn)，以免損壞起動(dòng)機(jī)。拔叉的作用是使單向離合器作軸向移動(dòng)，將驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)。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(guó)內(nèi)外汽車起動(dòng)機(jī)中使用最多的一種。傳遞大扭矩時(shí)容易卡住，一般用于中小功率起動(dòng)機(jī)。（1）結(jié)構(gòu)組成驅(qū)動(dòng)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(dòng)時(shí)：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(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。起動(dòng)后，曲軸轉(zhuǎn)速增高，飛輪齒環(huán)反帶驅(qū)動(dòng)齒輪，速度高于十字塊時(shí)，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(dòng)機(jī)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(zhǎng)，只適用于大功率柴油機(jī)的起動(dòng)。2/3/202313天津科技大學(xué)談炳發(fā)三、電磁式控制裝置

起動(dòng)機(jī)電磁控制裝置又稱電磁開(kāi)關(guān)，它與電磁式撥叉合裝在一起，控制起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(kāi)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(kāi)關(guān)主要由活動(dòng)鐵心、保持線圈、吸引線圈、接觸盤(pán)、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(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，接通起動(dòng)開(kāi)關(guān)，其電路如下：2.工作原理當(dāng)驅(qū)動(dòng)齒輪完全嚙合時(shí)蓄電池的大電流流入電動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生正常轉(zhuǎn)矩，同時(shí)，吸引線圈被短路，齒輪的嚙合位置由保持線圈的吸力來(lái)保持。

起動(dòng)后，斷開(kāi)起動(dòng)開(kāi)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(dòng)齒輪退出嚙合，接觸盤(pán)退出接觸，電路切斷，起動(dòng)機(jī)停止動(dòng)轉(zhuǎn)。2/3/202315天津科技大學(xué)談炳發(fā)四、起動(dòng)機(jī)特性

1.直流串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)特性在直流電動(dòng)機(jī)中，按磁場(chǎng)繞組與電摳繞組的連接方式的不同，可分為串勵(lì)式、并勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式三種。汽車用的起動(dòng)機(jī)大多為串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)如下：

（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大

（2）機(jī)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(dòng)機(jī)特性

2.起動(dòng)機(jī)特性曲線

1)發(fā)動(dòng)機(jī)即將起動(dòng)時(shí),n=0,電流最大(制動(dòng)電流),轉(zhuǎn)矩也最大(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩)。

2)起動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí),電流最小(空轉(zhuǎn)電流),轉(zhuǎn)速最大(空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速)。3)在起動(dòng)電流接近制動(dòng)電流的一半時(shí),起動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)基本參數(shù)的選擇3.蓄電池容量的確定2.傳動(dòng)比的選擇1.起動(dòng)機(jī)功率的選擇2/3/202318天津科技大學(xué)談炳發(fā)1.起動(dòng)機(jī)功率的選擇

起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)必須的功率，決定于發(fā)動(dòng)機(jī)的最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)阻力矩：

P=MQnQ/9550（KW）

MQ——發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)阻力矩（N·m)

nQ——最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速（r/min)（汽油機(jī)為50～70r/min，柴油機(jī)為100～200r/min）經(jīng)驗(yàn)值:汽油機(jī)P=(0.18—0.22)V

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

最佳傳動(dòng)比是與起動(dòng)機(jī)的最大功率對(duì)應(yīng)的。實(shí)際中,傳動(dòng)比選得比最佳值稍小,此時(shí),工作電流增大一點(diǎn),功率減小一些,但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大較多,對(duì)起動(dòng)有利.(汽油機(jī):13-17,柴油機(jī):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(dòng)機(jī)的額定功率P，按如下經(jīng)驗(yàn)公式確定蓄電池容量C：

C=(600—800）P/U（A·h）

P--起動(dòng)機(jī)額定功率（kW）

U—起動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

及工作原理三、新型起動(dòng)機(jī)二、電磁控制強(qiáng)制嚙合式起動(dòng)機(jī)一、起動(dòng)機(jī)的分類2/3/202322天津科技大學(xué)談炳發(fā)一般說(shuō)來(lái)，電動(dòng)機(jī)和電磁開(kāi)關(guān)基本相同，只有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的嚙入方式有很大差異，因此按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的嚙入方式不同可分為三類：

(1)電磁控制強(qiáng)制嚙合式；

(2)電樞移動(dòng)式；

(3)齒輪移動(dòng)式；電樞移動(dòng)式和齒輪移動(dòng)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(qiáng)制嚙合式起動(dòng)機(jī)。一、起動(dòng)機(jī)的分類2/3/202323天津科技大學(xué)談炳發(fā)二、電磁控制強(qiáng)制嚙合式起動(dòng)機(jī)1.豐田汽車常規(guī)起動(dòng)機(jī)2/3/202324天津科技大學(xué)談炳發(fā)二、電磁控制強(qiáng)制嚙合式起動(dòng)機(jī)2.國(guó)產(chǎn)QD124型起動(dòng)機(jī)2/3/202325天津科技大學(xué)談炳發(fā)三、新型起動(dòng)機(jī)1.電樞移動(dòng)式起動(dòng)機(jī)2/3/202326天津科技大學(xué)談炳發(fā)三、新型起動(dòng)機(jī)2.減速式起動(dòng)機(jī)（1）QD254內(nèi)嚙合減