减速起动机课件

第三章起动系统山东理工大学汽车学院1第三章起动系统山东理工大学汽车学院1学习目标：掌握起动系统的组成了解起动机的工作原理和特性掌握起动机的组成和结构了解几种单向离合器的构造和工作过程掌握电磁控制装置的构造及工作原理掌握几种减速起动机的特点及减速装置

2学习目标：2电力起动机起动--起动迅速,可重复使用--广泛使用辅助汽油机起动---常用于大型的柴油机人力起动--简单不方便--用于农用车发动机需要外力起动起动方式第一节概述一、起动系统概述3电力起动机起动--起动迅速,可重复使用--广泛使用辅助汽油机第一节概述一、起动系统概述图2—1起动系基本组成1蓄电池2起动机3起动继电器4点火开关5电流表发动机起动系的作用就是通过起动机将蓄电池的电能转换成机械运动来起动发动机。4第一节概述图2—1起动系基本组成发动机起动系1.起动机起动机的作用是将蓄电池的电能转变成机械运动，驱动发动机，使发动机起动工作。起动机的组成:直流串激式电动机传动机构电磁开关51.起动机起动机的作用是将蓄电池的电能转变成机械运动，驱动发2．起动开关与起动继电器

起动开关的作用是接通起动机电磁开关电路，使电磁开关通电工作；起动继电器触点的开闭控制起动机电磁开关电路的通断。

62．起动开关与起动继电器起动开关的作用是接通起动机电磁开关二、起动机的种类

3．按驱动齿轮啮入方式(1)惯性啮合式(2)电枢移动式(3)磁极移动式(4)齿轮移动式(5)强制啮合式4.按传动机构结构(1)非减速起动机(2)减速起动机1．按电动机磁场产生的方式(1)励磁式起动机(2)永磁式起动机2．按起动时起动机的操纵方式(1)直接操纵式起动机(2)电磁操纵式起动机7二、起动机的种类3．按驱动齿轮啮入方式1．按电动机磁场产生三、起动机的型号国产起动机的型号表示如下：

12345

①产品代号：QD一起动机；QDJ一减速起动机；QDY一永磁起动机；②电压等级代号：1～12V；2～24V；③功率等级代号：其含义如表2—l所示；④设计序号；

⑤变型代号。8三、起动机的型号国产起动机的型号表示如下：8起动机的构造：直流串激式电动机，传动机构，电磁开关9起动机的构造：9第二节起动机的构造、工作原理及特性10第二节起动机的构造、工作原理及特性10一、直流电动机

1.直流电动机的工作原理一、直流电动机的工作原理11一、直流电动机一、直流电动机的工作原理112.直流电动机的构造直流电动机由电枢、磁极、换向器、电刷与刷架及其它附件组成。

122.直流电动机的构造直流电动机由电枢、磁极、换向器、电刷与刷磁极:作用：产生磁场13磁极:作用：产生磁场13电枢绕组与激磁绕组的联接。14电枢绕组与激磁绕组的联接。14电枢（转子）：作用：产生转矩15电枢（转子）：作用：产生转矩15电刷组件：

作用：转子引入直流电16电刷组件：

作用：转子引入直流电16起动机构造17起动机构造17一、直流电动机

1.直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理18一、直流电动机直流电动机的工作原理18电动机的电磁转矩M取决于磁通φ、电枢电流Ia的乘积，即

M=CmφIa其中Cm—电机结构常数通电的线圈在磁场中受力而转动，运动的线圈切割磁力线产生电动势，电动势的方向和线圈电流方向相反，电动势的大小为：

E反=Ceφn其中，Ce——电机结构常数；

φ——磁极磁通；

n——电枢转速。直流电动机转矩自动调节原理19电动机的电磁转矩M取决于磁通φ、电枢电流Ia的乘积，即直流电电动机工作时，电压平衡方程式为：

Ub=E反+IaRa则电枢电流为：Ia=（Ub-E反）/Ra分析：负载↓→轴上阻力矩↓→电枢转速↑→E反↑→Ia↓→电磁转矩↓→直至电磁转矩减至与阻转矩相等→电机拖动负载以较高转速平稳运转；负载↑→轴上阻力矩↑→电枢转速↓→E反↓→Ia↑→电磁转矩↑→直至电磁转矩增至与阻转矩相等→电机拖动负载以较低转速平稳运转。直流电动机转矩自动调节原理20电动机工作时，电压平衡方程式为：直流电动机转矩自动调节原理2二、传动装置

起动机传动装置的主要组成部分是单向离合器和移动叉。单向离合器又名超越离合器。其作用是起动时将电枢的电磁转矩传递给发动机飞轮，而在发动机起动后，就立即打滑，以防止发动机飞轮带动起动机电枢高速旋转而造成飞散事故。起动机中常见的单向离合器有滚柱式、摩擦片式、扭簧式、棘轮式等几种型式。21二、传动装置起动机传动装置的主要组成部分是单向1．滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器的结构如图2—7所示。

图2—7滚柱式单向离合器的组成1驱动齿轮2单向离合器外壳3十字块4滚柱5弹簧及活柱6护盖7弹簧座8缓冲弹簧9移动衬套10传动套筒11卡簧12垫圈221．滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器的结构如图2—7所示a)起动时传递电磁转矩b)起动后打滑

1十字块2弹簧及活柱3楔形槽4单向离合器外壳

5驱动齿轮6飞轮7活柱8滚柱滚柱式单向离合器工作原理

23a)起动时传递电磁转矩b)起动后打滑滚柱式单向离合器工作2．摩擦片式单向离合器

3．扭簧式单向离合器图2—9摩擦片式单向离合器结构图2—10扭簧式单·向离合器结构1限位套2衬套3驱动齿轮4限位螺母5弹性垫圈6压环7调整垫圈8从动摩擦片9、15卡环10主动摩擦片1l内接合鼓12缓冲弹簧13传动套筒14移动衬套16外接合鼓1衬套2驱动齿轮3挡圈4月形圈5扭力弹簧6护套7垫圈8传动套筒9缓冲弹簧10移动衬套11卡簧242．摩擦片式单向离合器

3．扭簧式单向离合器图2—9摩三、控制装置控制装置包括电磁开关、起动继电器和点火起动开关。1-起动继电器2-起动机3-蓄电池接线柱4-动触点5-吸引线圈6-保持线圈7-铁芯8-拨叉9-驱动齿轮10-起动机接线柱11-起动开关12-起动继电器触点13-起动继电器线圈25三、控制装置控制装置包括电磁开关、起动继电器和点火起动开关。电磁开关电磁开关的作用是控制起动机驱动齿轮与飞轮的啮合与分离，以及电动机电路的通断。电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、活动铁心、接触盘/触点等组成(参见图2—2)。对于汽油发动机用起动机，电磁开关内还有点火线圈附加电阻短路触点，通过电磁开关外壳上的接线柱与点火线圈初级绕组相连。26电磁开关电磁开关的作用是控制起动机驱动齿轮与飞轮第三节起动机的工作特性1.扭矩特性：直流电动机的转矩特性是指电动机产生的电磁力转矩M与其电枢电流Is的关系：M＝f(Is)。2.转速特性即机械特性：起动机的机械特性是指电动机的转速随电磁转矩变化的规律：n＝f(M)。

图2-12起动机转矩特性图2-13起动机机械特性27第三节起动机的工作特性1.扭矩特性：直流电动机的转矩特性是指图2-14起动机特性曲线完全制动时：P和n＝0时，Mmax

空载时：Imax，nmax,P=0

当I＝0.5I

，Pmax

3.功率特性28图2-14起动机特性曲线3.功率特性28为什么用串励直流电机转矩与电枢电流的平方成正比，串励直流电机可以产生更大的转矩串励直流电机具有轻载转速高，高载转速低的特点，可以保证起动时不宜烧毁，轻载时不会“飞车”29为什么用串励直流电机转矩与电枢电流的平方成正比，串励直流电机二、影响起动机功率的因素接触电阻和导线的影响：

R大，L长，A小，会使P减小蓄电池容量的影响容量越小，功率越小温度的影响T减小，蓄电池内阻r增加，P减30二、影响起动机功率的因素接触电阻和导线的影响：30四、工作过程31四、工作过程313232工作过程传动机构工作示意图33工作过程传动机构工作示意图33起动机动画34起动机动画34结构与工作原理图2—11ST614型起动机电路1驱动齿轮2回位弹簧3拨叉4活动铁心5保持线圈6吸引线圈7电磁开关接线柱8起动开关9熔断丝10黄铜套11接触盘12、14触点及接线柱13电流表15蓄电池16电源开关17电动机18磁轭35结构与工作原理图2—11ST614型起动机电路353636一、起动时，1起动开关开，起动继电器工作，保持线圈、吸引线圈通电，吸拉铁心。2齿轮啮合，电动机开关合，旋转3不断开起动开关，吸引线圈两端都是正极被短路，保持线圈工作。起动二、断开起动开关1起动继电器断开2吸引线圈反向通电，抵消保持线圈的磁力，活动铁心弹回，电动机断电，啮合齿轮分离。37一、起动时，37接通起动开关，电磁开关通电，此时吸引线圈6和保持线圈5产生的磁力方向相同，在两线圈磁力的共同作用下，使活动铁心4克服弹簧力右移，带动拨叉3将驱动齿轮推向飞轮，与此同时，活动铁心将接触盘11顶向触点。当驱动齿轮与飞轮啮合时，接触盘1l将触点12、14接通，使起动机通人起动电流，产生正常电磁转矩起动发动机。接触盘接通触点时，吸引线圈被短路，活动铁心靠保持线圈的磁力保持在吸合的位置。发动机起动后，在断开起动开关的瞬间，接触盘仍在接触位置，由于吸引线圈产生了与保持线圈相反方向的磁通，两线圈磁力互相抵消，活动铁心在弹簧力的作用下回位，使驱动齿轮退出；与此同时，接触盘也回位，切断起动机电路，起动机便停止工作。电磁开关工作过程38接通起动开关，电磁开关通电，此时吸引线圈6和保持线圈5产生的起动机控制电路

大多数起动机控制电路具有驱动保扩功能，其作用是：一旦发动机发动，起动机就立刻自动停止工作，以避免起动机较长时间空转而消耗电能、增加起动机的磨损；在发动机工作时，若误接通起动开关，起动机也不会通电工作，以免打坏驱动齿轮和飞轮齿环。

39起动机控制电路大多数起动机控制电路具有驱动保扩工作原理

I行行档II起动档III停车档0锁车档40工作原理I行行档40起动时，点火开关拨至

起动档，组合继电器中的起动继电器线圈L1通电，其电路为：蓄电池正极→起动机电源接线柱→30A熔丝→电流表→点火开关→“SW”→线圈L1→触点K2→“E”搭铁→蓄电池负极。起动继电器线圈L1通电使其触点Kl闭合，接通了起动机电磁开关电路，起动机通电工作。

发动机起动后，发电机正常发电，发电机的中点电压使K2断开，起动继电器线圈Ll断电，其触点Kl断开，使起动机电磁开关断电，起动机自动停止工作。在发动机工作时，由于发电机中点电压的作用而使充电指示灯继电器触点心保持断开，因此若点火开关误拨至起动挡，起动机也不会通电工作。

41起动时，点火开关拨至起动档，组合继41有的汽车是起动发动机后，放松点火钥匙，点火开关自动回转一个角度后断开起动机继电器。许多汽车靠发动机转速信号来停止起动机工作。42有的汽车是起动发动机后，放松点火钥匙，点火开关自动回转一个角优点：1起动转矩大，有利于低温起动2比功率大，质量小3外部尺寸小4减轻蓄电池负荷，可相对延长蓄电池寿命第五节其他类型起动机1.减速起动机43优点：第五节其他类型起动机1.减速起动机43第五节其他类型起动机1.减速起动机（外啮合）44第五节其他类型起动机1.减速起动机（外啮合）44第五节其他类型起动机2.减速起动机（内啮合）45第五节其他类型起动机2.减速起动机45第五节其他类型起动机3.行星齿轮式减速起动机

46第五节其他类型起动机3.行星齿轮式减速起动机46第五节其他类型起动机4.永磁式起动机因磁力来源于永磁材料做的磁瓦，磁场稳定，是一种他励直流电动机。工作特性与并励电动机相近，一般多用作2kW以下的小功率起动机。

47第五节其他类型起动机4.永磁式起动机47辅助极为高导磁材料,其作用相当于一串激励磁绕组,使带辅助极永磁起动机具有普通永磁起动机(OPMSM)所不具备的优点——大制动转矩、高空载转速和低永磁材料用量,非常适于汽车发动机使用。48辅助极为高导磁材料,其作用相当于一串激励磁绕组,使带辅助极永5.磁极移动式起动机6同轴移动式7Bosch开发了自动起动系统，市内行驶时可节油10%。就是在红绿灯那停止发动机运转，然后一踩油门又自动起动。第五节其他类型起动机495.磁极移动式起动机第五节其他类型起动机49第六节起动系统设计一、起动功率P=1.02695Mn其中，M-起动阻力矩；

n-最低起动转速1最低起动转速定义

在一定温度下，发动机能够起动的最低曲轴转速。汽油机中，约为35~40r/min。起动机传给发动机的转速要大于发动机的最低转速：若低于这个转速，汽油泵供油不足，气流速度过低，可燃混合气形成不充分，还会使压缩行程的散热损失和漏气损失增加，导致发动机不能起动。50第六节起动系统设计一、起动功率502起动机要有足够大的转矩来克服发动机初始转动时的各种阻力。起动阻力包括：

1.摩擦阻力矩；

2.压缩阻力矩；

3.惯性阻力矩。M=512起动机要有足够大的转矩来克服发动机初始转动时的各种阻力。5汽油：P=（0.18-0.22）V（KW）柴油：P=（0.74-1.1）V（KW）V即发动机气缸工作容积52汽油：P=（0.18-0.22）V（KW）52二、传动比设计最佳传动比：发动机工作在最大功率时的传动比通常要小些汽油机低速即可i=13-17柴油机高速方可i=8-1053二、传动比设计最佳传动比：发动机工作在最大功率时的传动比53第七节低温起动与预热低温严寒气候，燃料汽化及燃烧困难(尤其是柴油)，机油粘度加大，蓄电池能量下降，造成发动机起动困难。为了确保发动机顺利起动，需要采取相应措施，常见的有预热空气、预热机油、预热冷却水、喷起动液、减压起动等。54第七节低温起动与预热低温严寒气候，燃料汽化及燃烧困难(尤预热空气目前普遍使用的发动机预热方法是采用预热装置，对进入发动机的空气进行预热。常见的预热装置有电热塞、热敏电阻预热器和电火焰预热器。55预热空气目前普遍使用的发动机预热方法是采用预热装置，对进入发1-固定螺母2-中心螺杆3-胶合剂4-绝缘体5-垫圈6-外壳7-密封垫圈8-填充剂9-电阻丝10-发热体钢套现代汽车发动机多采用封闭式电热塞(图10-19)，安装于燃烧室内。螺旋形电阻丝9焊于中心螺杆2与发热体钢套10底部，电阻丝周围充填有绝缘的氧化铝填充剂8，中心螺杆与外壳绝缘，外壳带密封圈装于气缸盖上。图10-20热敏电阻预热器起动时，起动开关旋到预热档，电流通过预热指示器，再到各缸预热塞，电流经中心螺杆→电阻丝→发热体钢套→气缸盖→车身搭铁→蓄电池负极。电阻丝通电后，金属钢套变得红热，加热燃烧室内空气1.电热塞561-固定螺母2-中心螺杆3-胶合剂4-绝缘体2.热敏电阻预热器它安装在进气支管总入口处，由安装在发动机冷却液出口处的预热温度开关控制。当起动温度低于一定值时，预热温度开关控制接通电路，陶瓷热敏电阻通电升温，加热进入器缸的空气。热敏电阻预热器

1-陶瓷热敏电阻加热器2-铝合金散热柱3-密封圈4-密封垫5-进气支管572.热敏电阻预热器它安装在进气支管总入口处，由安装在发动机3.电火焰预热器柴油机由于压缩比大，起动更困难，常采用电火焰预热器，其阀体2是用线胀系数较大的金属材料制成。阀体的内部有空腔，其一端有进油孔1，另一端有内螺纹。在预热器不工作时，阀芯3的锥形尖端将进油孔1阻死，阀的另一端有外螺纹