機械與電子工程學院第三章起動機機械與電子工程學院發(fā)動機需要外力起動機械與電子工程學院起動方式人力起動—簡單不方便—用于農(nóng)用車輔助汽油機起動—常用于大型柴油機電力起動機起動—啟動迅速，可重復使用廣泛使用

汽車發(fā)動機的起動系統(tǒng)一般由蓄電池、電流表、起動機、點火開關、繼電器等組成。起動機的功用：

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。機械與電子工程學院起動系統(tǒng)的組成1-蓄電池，2-起動機，3起動機繼電器，4-點火開關，5-電流表起動機起動機的組成：直流串勵式電動機其作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即將蓄電池的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置。傳動機構其作用是在發(fā)動機起動時，使起動機驅(qū)動齒輪嚙入飛輪齒環(huán)，將起動機的轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)動機曲軸；而在發(fā)動機啟動后，使驅(qū)動齒輪自動打滑，避免起動機發(fā)生電驅(qū)飛散的“飛車”事故?？刂蒲b置（即電磁開關）用來接通和切斷電動機與蓄電池之間的電路，控制起動驅(qū)動齒輪與發(fā)動機飛輪的嚙合與分離。

機械與電子工程學院機械與電子工程學院機械與電子工程學院電磁開關吸拉鐵心緊固螺栓后端蓋電刷架總成轉(zhuǎn)子定子前端蓋單向離合器和撥叉機械與電子工程學院起動機的分解圖機械與電子工程學院機械與電子工程學院電樞本章主要內(nèi)容機械與電子工程學院起動機的結構及工作原理1起動機基本參數(shù)的選擇2典型起動機的結構與工作原理3機械與電子工程學院第一節(jié)起動機的結構及工作原理直流電動機電磁式控制裝置傳動機構起動機特性起動機1、直流電動機的構造直流電動機主要由機殼、磁極、電驅(qū)、換向器及電刷等部分組成。機械與電子工程學院一、直流電動機機殼用鋼管制成，一端開有窗口，作為觀察電刷與換向器的工作之用，平時用防塵罩蓋住。機殼上只有一個電流輸出接線柱并在內(nèi)部與磁場繞組的一端相接。磁極是由固定在機殼上的鐵心和裝在鐵心上的磁極繞組組成。作用是建立電動機的電磁場。機械與電子工程學院機械與電子工程學院電驅(qū)

是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的核心部件，由外圓帶槽的硅鋼片疊成的鐵心和嵌裝在鐵心槽內(nèi)的電樞繞組組成。機械與電子工程學院電樞的結構簡圖和實物圖換向器

作用是連接磁場繞組、電樞繞組和電源，并保證電樞產(chǎn)生的電磁力矩方向不變，使電驅(qū)軸能輸出固定方向的轉(zhuǎn)矩。機械與電子工程學院電刷

作用是將電流引入電動機。一般有4個電刷架，固定在前端蓋上，其中兩個電刷架與端蓋絕緣，稱為絕緣電刷架；另外兩個電刷架與端蓋直接鉚合而搭鐵，稱為搭鐵電刷架。電刷用銅與石墨粉壓制而成，呈紅棕色，一般含銅80～90％，石墨10％～20％。機械與電子工程學院前后端蓋前端蓋一般用銅板壓制而成，電刷裝在前端蓋內(nèi)。后端蓋為灰鑄鐵澆制成缺口杯狀。它的中心壓裝著青銅石墨軸承或鐵基含油軸承，外圍有2或4個組裝螺孔。后端蓋上面有撥叉座，蓋口有突緣和安裝螺孔，還有裝中間軸承板的螺釘孔。機械與電子工程學院2.直流電動機的工作原理和轉(zhuǎn)矩電力起動機的工作原理是根據(jù)根據(jù)帶電導體在磁場中受到電磁力作用這一理論。磁場中帶電導體的運動方向可以根據(jù)左手定則進行判斷。機械與電子工程學院圖3-3直流電動機的工作原理

a)線匝中電流方向為ad

b)線匝中電流方向為da直流電動機的轉(zhuǎn)矩M取決于磁通、電樞電流的乘積，即機械與電子工程學院通電的線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動，運動的線圈切割磁力線產(chǎn)生電動勢，電動勢的方向和線圈電流的方向相反，電動勢的大小為其中：

Ce—電機結構常數(shù)；

n—電動機轉(zhuǎn)速。機械與電子工程學院電動機工作時，電壓平衡方程為則電樞電流為

當M＜Ms→n↓→Ef↓→Is↑→M↑→M＝Ms

當M＞Ms→n↑→Ef↑→Is↓→M↓→M＝Ms二、傳動機構機械與電子工程學院對起動機傳動機構的要求是：發(fā)動機起動時，使起動機的驅(qū)動齒輪與發(fā)動機的飛輪進入嚙合,嚙合要平穩(wěn)，不能發(fā)生沖擊。發(fā)動機起動后，使起動機的驅(qū)動齒輪與發(fā)動機的飛輪脫離嚙合。傳動機構包括撥叉和單向離合器等。撥叉作用是移動襯套一起使單向離合器做軸向移動，將驅(qū)動齒輪與發(fā)動機飛輪嚙合。單向離合器起著單向傳遞轉(zhuǎn)矩將發(fā)動機起動，同時又能在起動后自動打滑，以防止發(fā)動機起動后飛輪帶動起動機電樞高速飛轉(zhuǎn)而造成事故的作用。機械與電子工程學院

單向離合器有滾柱式、摩擦片式和彈簧式三種。1.滾柱式單向離合器結構：驅(qū)動齒輪與外殼連成一體，外殼內(nèi)裝有十字塊和四套滾珠及彈簧，十字塊與花鍵套筒固聯(lián)，護蓋與外殼相互扣合密封?；ㄦI套筒的外面套有緩沖彈簧及移動襯套，末端固裝著撥叉與卡圈。整個離合器總成利用花鍵套筒裝在起動機軸的花鍵部位上，可以作軸向移動和隨軸移動。滾珠式單向離合器結構簡單，堅固耐用，工作可靠，但在傳遞較大轉(zhuǎn)矩時容易卡住。在中、小功率的起動機中得到最廣泛的應用。機械與電子工程學院機械與電子工程學院

單向離合器的外殼與十字塊之間的間隙為寬窄不同的楔形槽，這種離合器就是利用滾柱的楔緊和放松作用，實現(xiàn)扭矩的傳遞或打滑。

發(fā)動機起動時，撥叉將離合器總成沿電樞軸花鍵推出，使驅(qū)動齒輪嚙入飛輪齒圈；然后起動機通電，轉(zhuǎn)矩由花鍵套筒傳到十字塊，十字塊隨電樞一同旋轉(zhuǎn)，滾柱在摩擦力作用下滾入楔形槽窄端被卡死，將轉(zhuǎn)矩傳給驅(qū)動齒輪，帶動飛輪轉(zhuǎn)動，起動發(fā)動機。發(fā)動機起動后，曲軸轉(zhuǎn)速升高，飛輪齒圈帶動驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速大于十字塊轉(zhuǎn)速，在摩擦力作用下，滾柱滾入楔形槽的寬端而打滑，切斷發(fā)動機傳給驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)矩，防止電樞超速飛散。機械與電子工程學院2.摩擦片式單向離合器機械與電子工程學院結構：外接合鼓1固定在起動機軸上，兩個彈性圈2和壓環(huán)3裝進外接合鼓中，主動片4的外凸齒卡入外接合鼓的切槽中，內(nèi)接合鼓6卡在被動片5的內(nèi)齒中，內(nèi)接合鼓有螺紋并旋在起動機驅(qū)動齒輪柄上，齒輪柄套在起動機軸上。利用主動摩擦片和被動摩擦片之間的接觸和打滑，實現(xiàn)扭矩的傳遞和打滑。工作原理：起動時，當驅(qū)動齒輪嚙入飛輪齒圈后，電動機通電旋轉(zhuǎn)，內(nèi)接合轂在慣性力作用下沿著螺旋花鍵向右移動，摩擦片被壓緊而將起動機的力矩傳遞驅(qū)動齒輪。當發(fā)動機的阻力矩較大時，內(nèi)接合器會繼續(xù)右移，增大摩擦片之間的壓力，直到摩擦片之間的摩擦力足夠所需的起動力矩，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，起動發(fā)動機。起動后，驅(qū)動齒輪被飛輪齒圈帶動，其轉(zhuǎn)速超過電樞轉(zhuǎn)速時，內(nèi)接合轂沿著螺旋花鍵向左退出，摩擦片之間的壓力消除。驅(qū)動齒輪不會帶動電樞軸旋轉(zhuǎn)，起到保護作用。

機械與電子工程學院/qcwx/zsd/19/3Dzsd05.htm機械與電子工程學院3.彈簧式單向離合器結構：由驅(qū)動齒輪、連接套筒和螺旋彈簧組成，連接套筒與電樞軸通過花鍵連接，連接套筒與驅(qū)動齒輪外面套有扭力彈簧，其兩端內(nèi)徑較小，分別箍緊在齒輪和套筒上。工作原理：起動時，電樞軸帶動連接套筒旋轉(zhuǎn)，扭力彈簧順其旋轉(zhuǎn)方向扭轉(zhuǎn)，圈數(shù)增加，內(nèi)徑變小，將齒輪柄與連接套筒包緊，成為整體。這樣電動機的力矩傳給驅(qū)動齒輪，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，起動發(fā)動機。起動后，驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)速高于電樞轉(zhuǎn)速，扭力彈簧被反向扭轉(zhuǎn)，內(nèi)徑變大，齒輪與連接套筒松脫，各自轉(zhuǎn)動，起動了保護作用。機械與電子工程學院機械與電子工程學院彈簧片式單向離合器1-襯套、2-起動機驅(qū)動齒輪、3-限位套、4-扇形塊、5-離合彈簧、6-護套、7-花鍵套筒、8-緩沖彈簧、9-滑套、10-卡環(huán)、11電樞延長軸三、電磁式控制開關機械與電子工程學院電磁式控制轉(zhuǎn)置一般稱之為電磁開關。作用：①接通與切斷蓄電池的起動電流；②控制單向離合器，使驅(qū)動齒輪嚙入飛輪或退出嚙合。電磁開關主要由活動鐵心、保持線圈、吸引線圈、接觸盤、撥叉等組成。機械與電子工程學院工作原理：當合上起動總開關9，按下啟動按鈕8時，吸引線圈6和保持線圈5的電路接通。其電路如下：機械與電子工程學院蓄電池正極接線柱14電流表16熔絲10起動總開關9起動按鈕8接線柱7保持線圈5吸引線圈6搭鐵蓄電池負極接線柱15起動機磁場繞組電驅(qū)繞組搭鐵蓄電池負極這時活動鐵心4在兩個線圈電磁吸力的共同作用下，克服回位彈簧2的彈力而向右移動。帶動撥叉3將驅(qū)動齒輪1推出與飛輪齒環(huán)嚙合。這時由于吸引線圈的電流流經(jīng)磁場繞組和電驅(qū)繞組，產(chǎn)生一定的電磁轉(zhuǎn)矩，所以驅(qū)齒輪是在緩慢旋轉(zhuǎn)的過程中嚙合的。當驅(qū)動齒輪完全嚙合時，接觸盤13將接線柱14、15剛好接通，于是蓄電池的大電流流經(jīng)起動機的電驅(qū)繞組和磁場繞組，產(chǎn)生正常的轉(zhuǎn)矩，帶動發(fā)動機旋轉(zhuǎn)，起動發(fā)動機。與此同時，吸引線圈被短路，齒輪的嚙合位置由保持線圈5的吸力來保持。機械與電子工程學院機械與電子工程學院小齒輪退出嚙合，接觸盤在其右端小彈簧的作用下脫離接觸，切斷起動機的主電路，起動機停止運轉(zhuǎn)。發(fā)動機起動后，在松開起動按鈕的瞬間，吸拉線圈和保持線圈所產(chǎn)生的磁通方向相反，磁力相互抵消，活動鐵芯在回位彈簧的作用下迅速回位，驅(qū)使四、起動機的工作特性機械與電子工程學院在磁路未飽和時，由于磁通與電樞電流Ia成正比，即，故電動機的電磁轉(zhuǎn)矩為：1.直流串勵式電動機特性

串勵電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩要比并勵電動機大得多。機械與電子工程學院

機械特性：電動機轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩而變化的關系。串勵直流電動機轉(zhuǎn)速n與電樞電流Is的關系式為

電樞轉(zhuǎn)速n隨Is(M)的增大下降較快，故具有較軟的機械特性。從機械特性同樣可以看出，串勵直流電動機具有輕載轉(zhuǎn)速高、重載轉(zhuǎn)速低的特點。

綜上所述：串勵電動機的轉(zhuǎn)矩與電樞電流的平方成正比，可以產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩；串勵電動機還有輕載轉(zhuǎn)速高，重載轉(zhuǎn)速低的特點，可以保證起動時不易燒毀，輕載時不會“飛車”。機械與電子工程學院2.起動機的特性曲線

起動機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率與電流的關系稱為起動機特性曲線。第三節(jié)典型起動機實例機械與電子工程學院1．按總體結構不同，起動機可分為：①普通起動機：無特殊結構和裝置，如東風EQ2102型汽車配用的24V4.5kW起動機、以及桑塔納轎車配用的QD1225型等起動機均為普通起動機。②永磁起動機：電動機磁極用永磁材料(鐵氧體或釹鐵硼等)制成。如切諾基吉普車和奧迪100型轎車配用的起動機。③減速起動機：傳動機構設有減速裝置的起動機。電動機可采用高速、小型、低轉(zhuǎn)矩電動機，質(zhì)量和體積比普通起動機可減小30％～35％。如切諾基吉普車配用的DW1.4型永磁式減速型起動機。機械與電子工程學院一、起動機的類型2．按傳動機構嚙入方式不同，起動機可分為：①強制嚙合式：依靠電磁力拉動杠桿機構，撥動驅(qū)動齒輪強制嚙入飛輪齒圈。工作可靠性高，現(xiàn)代汽車廣泛采用。②電樞移動式：依靠磁極磁通的電磁力使電樞產(chǎn)生軸向移動，從而將驅(qū)動齒輪嚙入飛輪齒圈。結構比較復雜，東歐國家采用較多，如斯柯達706Ｒ、卻貝爾D250、D420、D450等汽車。③齒輪移動式：依靠電磁開關推動電樞軸孔內(nèi)的嚙合推桿，使驅(qū)動齒輪嚙入飛輪齒圈。如延安SX1290型汽車采用的QD2608、QD2745型24V5.5kW起動機。機械與電子工程學院二、起動機的型號

根據(jù)我國汽車行業(yè)推薦標準QC／T73－1993《汽車電氣設備產(chǎn)品型號編制方法》規(guī)定，汽車起動機的型號組成如下：機械與電子工程學院DQ變形代號設計序號產(chǎn)品代號功率等級代號電壓等級代號(1)產(chǎn)品代號：有QD、QDJ、QDY三種，分別表示普通起動機、減速起動機、永磁起動機或永磁減速起動機。字“Q”、“D”、“J”、“Y”分別為“起”、“動”、“減”、“永”字漢語拼音的第一個大寫字母。(2)電壓等級代號：用一位阿拉伯數(shù)字表示。(3)功率等級代號：用一位阿拉伯數(shù)字表示。(4)設計序號：按產(chǎn)品設計先后順序，以1～2位阿拉伯數(shù)字組成。(5)變型代號：主要電氣參數(shù)和基本結構不變的情況下，一般電氣參數(shù)的變化和結構某些改變稱為變型，以漢語拼音大寫字母A、B、C……順序表示。如QD1225：表示額定電壓為12V、功率為1～2kW，第25次設計的起動機。

機械與電子工程學院機械與電子工程學院圖3-11豐田汽車常規(guī)型起動機

1—小齒輪2—轉(zhuǎn)軸3—傳動桿4—可動鐵心

5—回位彈簧6—保持線圈7—吸引線圈8—端子30

9—端子50

10—點火開關11—端子C

12—勵磁線圈13—蓄電池

14—電樞15—螺旋花鍵16—起動機離合器17—齒圈三、典型起動機實例機械與電子工程學院機械與電子工程學院可動鐵心10機械與電子工程學院利用起動繼電器的觸點控制電磁開關的通斷機械與電子工程學院機械與電子工程學院電樞移動式起動機

電樞移動式起動機組成：主磁場繞組、串聯(lián)輔助磁場繞組、并聯(lián)輔助磁場繞組、電磁鐵、靜觸點、接觸橋、擋片、扣爪、復位彈簧、圓盤、電樞、磁極、摩擦離合器。機械與電子工程學院工作原理

起動時，合上起動開關，蓄電池電流通過起動開關進入起動機吸拉線圈。電磁鐵產(chǎn)生吸力拉動接觸盤左移，但由于扣爪頂住了擋片，接觸盤僅能上端閉合。機械與電子工程學院

此時輔助并聯(lián)繞組和串聯(lián)勵磁繞組通電，驅(qū)動電樞低速轉(zhuǎn)動，由于輔助勵磁繞組用細銅線繞制，電阻大，流過的電流較小，起動電流較小，起動機以較低的速度旋轉(zhuǎn)，使齒輪嚙入柔和。同時也產(chǎn)生一個使電樞向左移動的電磁力。機械與電子工程學院

并聯(lián)繞組和串聯(lián)繞組產(chǎn)生的電磁力克服復位彈簧的拉力，吸引電樞軸向左移動，使起動機齒輪嚙入飛輪齒圈。同時也將擋片頂起。機械與電子工程學院

由于擋片頂起，接觸橋在銜鐵拉力的作用下其下端左移，接觸橋的上下兩個觸點均與靜觸點結合。機械與電子工程學院

蓄電池的電流通過接觸橋進入起動機的主磁場繞組，起動機便以正常的轉(zhuǎn)矩工作，起動發(fā)動機。在起動過程中，摩擦片離合器壓緊并傳遞扭矩。機械與電子工程學院

發(fā)動機起動后，驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)速增大，摩擦片離合器被旋松，曲軸轉(zhuǎn)矩便不能傳到電樞上，起動機處于空載狀態(tài)。直到松開起動按鈕，電樞又移回原位，驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈脫開，扣爪也回到鎖止位置，起動機才停止運轉(zhuǎn)。機械與電子工程學院

目前汽車起動機所采用的減速裝置常見的三種型式。它們分別為：外嚙合齒輪傳動、內(nèi)嚙合齒輪傳動及行星齒輪傳動。其中行星齒輪減速裝置較好。外嚙合方式一般在小功率起動機上采用，內(nèi)嚙合方式一般在大功率起動機上采用。減速起動機上傳動機構仍采用滾柱式離合器，與傳統(tǒng)式起動機離合器的結構相同，但要求其具有耐沖擊性能。驅(qū)動齒輪與飛輪的嚙合與分離，采用兩種不同的型式控制：一是與傳統(tǒng)起動機相同，即撥叉式；另一種為直動齒輪式，即驅(qū)動齒輪與電磁開關中的引鐵同軸移動，這-種型式多用于平行軸外嚙合減速齒輪裝置。

機械與電子工程學院減速式起動機機械與電子工程學院機械與電子工程學院圖3-14

QD254減速起動機的結構原理

1—起動開關2—起動繼電器磁