丰田减速起动机论文.doc

浙江工贸职业技术学院毕业设计(论文)目 录1.前言12.丰田轿车起动机的构成与特点12.1电动机22.2传动机构22.3控制机构43.主要部件故障的检查与维修43.1电枢总成的检修43.2换向器的修复43.3磁场总成的检修43.4电刷与电刷架的检修43.5单向离合器和齿轮的检修53.6轴承的检查53.7电磁开关的检修53.8 减速器的检修64.常见故障的检修64.1常见机械方面故障检修64.2常见电路故障检修75.案例分析8例18例29总结10结束语10参考文献109丰田轿车减速起动机的检测与维修摘要：本文介绍了丰田轿车起动机的结构、原理常见故障的诊断与排除以及主要部件的检修。并选了丰田轿车起动机的故障实例加以分析。关键词：丰田轿车；起动机；汽车诊断；汽车排故1.前言汽车要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须用外力转动发动机的曲轴，使气缸内吸入(或形成)可燃混合气并燃烧膨胀，工作循环才能自动进行，发动机的启动需要外力的支持，汽车起动机就是在扮演着这个角色。起动机可以将蓄电池的电能转化为机械能，驱动发动机飞轮旋转实现发动机的起动。2.丰田轿车起动机的构成与特点丰田轿车减速起动机可以把转速降下来，从而增加转矩，并且拥有使起动机整体重量减少约35%，总长度缩短29%，减轻蓄电池的负担等特点。结构组成与工作原理：1)直流电动机：其作用是产生转矩。2)传动机构：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。3)控制机构：用来接通和切断起动机与蓄电池之间的电路。大体上说，起动机用三个部件来实现整个起动过程。直流电动机引入来自蓄电池的电流并且使起动机的驱动齿轮产生机械运动；传动机构将驱动齿轮啮合入飞轮齿圈，同时能够在发动机起动后自动脱开。其中，电动机是起动机内部的主要部件，它的工作原理是安培定律为基础的能量转化过程。电动机包括电枢、换向器、磁极、电刷、轴承和外壳等部件。2.1电动机图1 电动机的定子与转子磁极,是直流电动机的定子部分，用来产生电动机运转所必须的用来产生电动机运转所需的磁场，它由磁极铁芯、安装在磁极铁芯上的励磁绕组及机壳组成。电枢，当电枢绕组中有电流通过时，电枢导体的周围产生磁场，磁场与磁极相互作用，产生使电枢轴旋转的力矩，称为电磁力矩或电磁转矩。电磁转矩的大小与流过电枢导体中的电流大小和磁极磁场的强度有关。换向器，用来连接励磁绕组与电枢绕组的电路，并使处于同一磁极下的电枢导体中流过的电流保持固定方向。电枢绕组各线圈的两端焊接在相应铜片的接线凸缘上，经过绝缘电刷和搭铁电刷分别与起动机磁场绕组的一端和起动机壳体连接。电枢轴两端通过轴承支承在起动机前后端盖上。电刷用铜和石墨粉压制而成，以减小电刷电阻并增加其耐磨性。电刷架采用箱式结构，铆装于前端盖上。电刷装于架内，并用弹簧压紧在转向器的外圆表面；电刷与转向器有较大的接触面积，以尽量减小电刷与转向器之间的接触电阻，并延长电刷的使用寿命。2.2传动机构起动机的传动机构,用来在启动发动机时将起动机驱动轴推出，使发电机启动。发动机启动后，飞轮转速提高，它将带着驱动齿轮高速旋转，容易使电枢轴、中间减速器齿轮因超速旋转而损坏。因此，在发动机启动后驱动齿轮的转速超过电枢轴的正常转速时，传动机构应使驱动齿轮与飞轮齿自动脱开，防止电动机超速。起动机的传动机构中装有超速保护装置。 丰田轿车强制啮合式起动机，在接通起动开关起动发动机时，在磁极磁力的作用下，驱动轴被推出，驱动齿轮与飞轮环齿啮合。发动机启动后，切断启动开关，磁极退磁，复位弹簧拉动驱动轴，脱离与飞轮的啮合。超速保护装置是起动机驱动齿轮与驱动轴之间的离合机构，简称单向离合。丰田轿车滚柱式单向离合器由驱动齿轮、十字块、滚柱和弹簧等组成。离合器总成套装在电枢轴的花键上，可以轴向移动。启动发动机时，接通总开关，按下启动按钮，通电后电枢由于磁场开始高速转动，带动单向离合器转动。同时，驱动齿轮被推出。中间减速器：图2 中间减速器主动齿(左)与被动齿(右)主开关接通后，吸引线圈通电产生磁场，驱动轴被弹出，保持线圈的维持其吸力，同时蓄电池经过主开关给电动机的励磁绕组提供强大的启动电流，使电枢轴产生足够的电磁力矩，驱动轴开始转动，如图2所示，使中间减速器驱动齿转动，带动中间减速器被动齿(左)转动,传动比被定在4:1，再由被动齿驱动单向离合器转动,接着曲轴跟着与其啮合的驱动齿旋转而启动发动机。发动机启动后，松开启动按钮，起动继电器分离，吸引线圈和保持线圈都被断电，于是驱动轴在复位弹簧的作用下迅速回位，驱动齿轮退出啮合，切断了起动机的主电路，起动机停止运转。主动齿轮(小)带动被动齿轮(大)，起到减速作用。2.3控制机构丰田轿车电磁操纵式控制机构的启动开关通常与点火开关制成体，为减小流过点火开关的电流，防止点火开关的早期损坏，在起动机的控制电路中接有继电器。3.主要部件故障的检查与维修3.1电枢总成的检修1)电枢绕组的断路检查。如图3所示，在电阻挡用两表笔在换向器上依次跟相邻的两换向片相接，电阻值应接近于0；如果电阻值出现或较大阻值，说明电枢绕组有断路之处。2)电枢绕组短路检查。如图3所示，在电阻挡用一表笔与电枢的铁芯或电枢轴接触，另一表笔在换向器上分别与各换向片接触，电阻值均应为或较大阻值，如果电阻值接近0，说明电枢绕组有短路搭铁部位。3.2换向器的修复检查换向器表面状况，如有脏污和轻微烧蚀，可用细砂纸打磨处理。严重烧蚀则必须在车床上进行车削，再用细砂纸磨光。3.3磁场总成的检修1)磁场线圈的断路与搭铁检查磁场线圈断路，多因摩擦碰损或线头脱焊所致。2)磁场线圈的短路检查磁场线圈匝间短路，将使通过电流增大，温度升高。目测时，若发现线圈包扎层有烧焦、脆裂、脱落等现象时，即表明线圈匝间绝缘不良，有短路处。如果从外观上无法判断时，可在磁场线圈中插入一只铁棒，放在电枢检测仪上进行检查，在通电5min左右时，若线圈发热，即表明线圈有匝间短路部位。3.4电刷与电刷架的检修1)电刷的检查电刷引长期摩擦长度会磨损减小，检修时，要用直尺或游标卡尺测量电刷长度，当低于最小极限值时，应更换新电刷。电刷与换向器的接触面积应大于电刷端面积的75%，否则可用细砂纸修磨电刷，使其扩大与换向器的接触面积。2)电刷架的检查用电阻挡如图4所示检查绝缘电刷架与底板，其电阻值应为或较大阻值。否则说明绝缘电刷架搭铁；然后，用电阻表一表笔与搭铁电刷架相接，另一表笔与底楹相接，其电阻值应接近于0。若有较大电阻表明电刷搭铁不良，应予检修，使其接触良好。3.5单向离合器和齿轮的检修1)单向离合器的检查如图5所示，先顺时针转动小齿轮，应灵活、无卡滞。然后逆时针转动小齿轮，应立即卡住。如达不到上述要求，应更换单向离合器总成.2)齿轮的检查检查驱动小齿轮、中间齿轮和离合器齿轮有无非正常磨损或损坏。如果磨损严重或损坏，应予更换。3.6轴承的检查转动轴承，如果感到有阻力甚至有卡滞现象时，应予更换；轴承磨损严重，过于松旷时也应更换。减速器中间的那些齿轮，一般观察其齿轮是否缺损。3.7电磁开关的检修 1)吸引线圈的检查，如图6所示，用电阻挡测量吸引线圈两端电阻，值应接近于0。如果电阻值为或较大阻值，说明吸引线圈有断路，应予修理或更换电磁开关。2)保持线圈的检查如图6所示，只需将一端的表笔移至电磁开关外壳即可，此时，电阻值也应接近于0欧姆。如果电阻值为或较大阻值，说明保持线圈有断路，应予检修或更换电磁开关。起动机检修装复后，通常应进行空载试验，必要时还应进行全制动试验，观察试验时的电流强度、转速及全制动的力矩等技术指标来判断起动机的性能。3.8 减速器的检修检查主动与被动齿轮有无磨损或损坏，若磨损或损坏则需要更换；被动齿与单向离合器之间的正反转动是否正常，应该是握住一端之后正转可以，逆转则不行；主动齿与电枢之间结合是否牢靠；轴承是否损坏，有否缺少滚珠，若损坏或者缺失滚珠则跟换；内部滚柱是否缺损，同轴的间隙是否过大，若缺损滚柱或间隙过大太松旷，则需更换。4.常见故障的检修4.1常见机械方面故障检修 1)起动机空转接通启动开关后，只有起动机快速旋转而发动机曲轴不转。这种症状表明起动机电动机部分电路畅通，故障在于起动机的传动装置和飞轮齿圈或者驱动齿轴不弹出等处。 2)若在起动机空转的同时伴有齿轮的撞击声起动的同时伴有齿轮的撞击声表明飞轮齿圈牙齿或起动机小齿轮或中间减速器齿轮牙齿磨损严重或已损坏，致使不能正确地啮合。 也有可能是起动机传动装置故障：单向啮合器弹簧损坏；单向啮合器滚子磨损严重；单向啮合器套管的花键槽锈蚀，这些故障会阻碍小齿轮的正常移动，造成不能与飞轮齿圈准确啮合等。 3)打起动机时，有时起动机转动能将发动机启动；有时则不转动。在起动机不转动时，其电磁开关有吸动的“嗒、嗒”声故障在于电量不足，蓄电池馈电。电刷磨损过度，整流子上面有烧痕。由于电刷和整流子接触不良，造成了起动机时转时不转的故障。 4)起动机发动时，起动机驱动齿轮与发动机飞轮齿圈发生打齿现象原因有可能是驱动机齿轮轮齿或飞轮齿圈轮齿磨损过甚或损坏或驱动齿轮端面与端盖凸缘间的距离过小。当驱动齿轮与飞轮齿圈尚未啮合或刚刚啮合时，电动机主电路就已接通，由于驱动齿轮在高速旋转过程中与静止的飞轮齿圈撞击，因此会发出强烈的打齿声。 5）起动机不转 起动机不转一般有以下几种原因： (1)蓄电池严重亏电，电量不足导致不转。 (2)导线连接处接触不良，车辆颠簸造成接头松动或接头处氧化污损。 (3)启动开关损坏。 (4)继电器故障。启动线路中有启动继电器或组合继电器的起动机，继电器故障会导致起动机不转。继电器触点氧化污损，使电磁开关电路无法接通；触点间隙过大或继电器线圈短路、断路，都使继电器触点不能闭合，电路不通。 6)起动机运转无力，应是下列原因所致： 蓄电池电量不足、导线连接处接触不良、起动机故障，主要是直流电动机故障、电枢绕组或磁场绕组匝间短路，使电枢电流强度和磁场强度减弱，使起动机运转无力、换向器污损、电刷弹簧弹力不足或电刷过度磨损，使电路中电阻值增大，电动机的扭矩降低。轴承过紧会加大机械损失，这些故障也都会导致起动机运转无力。 4.2常见电路故障检修启动钥匙开关不在START起动挡，起动机转动。 故障诊断与排除：如图7所示，主要原因是启动钥匙开关连电、启动继电器触点烧结、起动机电磁开关触点烧结。当出现该故障后，应将启动钥匙开关关闭，断开启动继电器控制线路1或2端口，再打开钥匙开关至ON挡，若故障消失，则说明继电器是好的。若故障不消失，则说明启动继电器触点烧结，需更换。接着把断开的线路装回，若点火开关处于OFF的时候起动机也转，应先拆下电磁开关测量电源接线柱与铁之间的阻值，小于10K则说明是电磁开关触点烧结或者是起动机电源接线部分与火线短路，需更换。若电磁开关也正常，则可能是点火钥匙开关的问题。用万用表直流电压挡，一直表笔接启动继电器5号端口线路部分。另一直表笔搭铁。正常应该是只有在点火开关在START挡才有电压，其他档位都没有电压。若不是，则需更换点火钥匙开关 图7 起动机控制线路电路图5.案例分析例1 丰田卡罗拉起动机有时运转困难故障现象：该轿车有时启动时起动机发出“嗒、嗒”的响声，转速也较慢，无法使发动机曲轴正常转动。该轿车启动时正常时不正常，不正常时启动转速慢，应重点对连线及接头、起动机。换向器等进行检查。故障排除：首先，先检查供电电路，用放电叉对蓄电池的存电量进行检查，存电量基本正常。对供电线路进行直观检查，未发现异常现象。其次，检查起动机，拆下起动机进行解体检查，清理换向器及电刷。转子没有甩锡现象。重点测量电磁开关的保持线圈与吸引线圈，未发现有接触不良现象。用电烙铁焊下电磁开关盖，观察到它的动、静触点电腐蚀不是很严重。于是将它们清理后，重安装好。重新把起动机组装好，用蓄电池单独为其通电试验，起动机运转平稳，将其装上车后，一合上点火开关车辆就可启动，热车约40min熄火后再启动也正常。至此认为问题已经解决。但用户用了不到一个星期，车又产生上述故障。多次对该车进行试验，在实验时偶尔听到了“嗒、嗒”声。于是又对蓄电池及其线路进行测量。当对蓄电池进行测量时发现其电压正常，却听到蓄电池里传出“吱、吱”的声音，问题可能就在此处。将蓄电池从车上拆下来，所有盖都打开，将放电叉再次放在正、负极上，结果观察到靠近正极那一格，电解液里有大量的气泡溢出。至此说明蓄电池有虚焊现象。重换新的蓄电池装上后试车，故障彻底排除。维修心得：虚焊处存在着较大的电阻，较大的电阻就会产生热，从而导致电解液有气泡。在车辆运行时，犹豫震动、颠簸的作用，虚焊点一会接触面变大，一会接触面变小，从而使启动线路的电阻也作相应的改变，起动机得到的电压值也随之变化，进而出现了车辆有时可以启动。有时又不能启动的故障例2卡罗拉启动时起动机异响故障现象：该车每次在发动机启动后的瞬间，起动机处均会有异响传出。故障诊断：在试车时发现异响均发生在发动机已启动且松开点火开关的瞬间，且响声仅有几秒钟。初步判断是控制系统有故障。有三种可能：1)当点火开关松开后，启动挡控制线路没有断开，致使起动机仍然高速空转从而发出了异常声响。2)当点火开关松开以后，电磁开关的主电路未能立即断开，致使起动机仍高速空转从而发出了异常响声。这种情况大多与电磁开关回位弹簧力变小或主接线盘与两触点轻微烧结有关。3)单向离合器总成在电枢轴上回位困难，当松开点火开关后，飞轮圈拖动驱动小齿轮并使其以极高的转速空转而出现了异常响声。故障排除：检查点火开关，用万用表直流电压挡测量起动机火线电压正常，松开点火开关后即，说明点火开关工作正常。检查电磁开关，拆下电磁开关，仔细观察主触点盘及两触点无烧结现象，检查回位弹簧的弹力也无问题。检查起动机，拆下啊起动机对其进行解体检查，结果发现起动机的电枢前、后轴承松旷，电枢绕组与磁极磨损严重，磁极绕组已无法修复，电枢轴也已弯曲。重换一只新的同规格起动机装上，将检修时移动过的导线整理好复位后试车，启动顺利，工作正常，故障排除。维修心得：此故障主要是由于轴承磨损过大，电枢绕组与轴承的径向间隙增大，导致起动机在运转中电枢绕组和磁极相碰而发出“嘶嘶”的响声，由于用户未及时送修而使故障扩大，最后造成起动机严重损坏。应定期对电磁开关、电枢绕组、单向离合器、轴承、换向器以及电刷等进行维护，及时排除起动机存在的一些不良现象以及故障隐患，以保证起动机始终处于良好的技术状态。总结丰田轿车启动系统的故障有机械方面的，也有电气方面。启动系统经常出现的故障是：起动机不转、起动机工作无力、起动机驱动齿轮不与飞轮啮合、起动机空转等。应重点检查蓄电池的存电量，启动继电器是否清洁、吸合正常，电磁开关是否