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1、汽车电器电子教案第4讲电子教案 主讲教师：楚晓华章 节(第四讲）第三章 起动机第一节 起动机的结构及工作原理课时2授课班级05级1、2、5、6、7班授课日期2008-3-3教学目的了解起动机总成的类型和结构；理解起动机采用直流串激式电动机的原因;掌握电磁操纵强制啮合式起动机系统的工作原理。教学重点了解起动机总成的类型和结构；掌握直流电动机、启动机结构及工作原理。教学难点掌握直流电动机、启动机结构及工作原理.教学手段讲授、多媒体、自学作业思考题与习题 3-1、3-2、34、3-5主要参考书目及网络资源汽车电器与电子技术，孙仁云 付百学编著，机械工业出版社，2007年1月教学内容及过程教学内容及过
2、程教学内容及过程教学内容及过程教学内容及过程教学内容及过程教学内容及过程教学内容及过程教学内容及过程组织教学 复习上讲的内容，导入本堂教学一、起动系统的组成起动系统由蓄电池、电流表、起动机、点火开关、继电器组成,其主要功用是起动发动机.发动机的起动性能评价指标有：起动转矩、最低起动转速、起动功率、起动极限温度。二、起动机组成汽车用起动机由直流电动机、传动机构、控制装置三部分组成.构造见图3-9。（一）、直流电动机汽车用起动机的直流电动机的励磁:串励式和复励式两种。1.作用产生转矩。2.要求零件的机械强度高，电路电阻小。3.组成(1）磁场由磁极、磁场绕组和机壳组成。磁场与磁路见图310.磁场绕组
3、的连接型式见图3-11。（2)电枢由铁心、绕组、电枢轴和换向器组成。（3)电刷及电刷架（二)直流电动机的工作原理2、原理载流导体在磁场中受到电磁力作用会发生运动。工作原理图见图313、直流电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩M取决于磁通、电枢电流Ia的乘积，即其中Cm电机结构常数直流电动机转矩自动调节特性直流电动机中的反电动势原理图见图32。直流电动机拖动负载，当负载发生变化时，电动机的电枢转速、电枢电流、电磁转矩均会自动的作相应的变化，以满足不同负载的需要。其原理如下：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：其中，电机结构常数
4、;磁极磁通;n电枢转速。电动机工作时,电压平衡方程式为：则电枢电流为：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。(三）、传动机构1.作用发动机起动时,使起动机的驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合，将电动机的转矩传给飞轮；发动机起动后，自动切断动力传递，防止电动机被发动机带动，超速旋转而破坏.起动机驱动齿轮与曲轴飞轮齿环之间的传动比很大，在传动机构中设置了单向离合器,起动时传递断联系。外形见图3142。起动机采用传动机构的结构型式扭矩，起动后迅
5、速切 (1)滚柱式单向离合器结构如图3-12示，传动导管1与外座圈2制成一体，外座圈内部制成“十字型空腔，驱动齿轮的尾部成圆柱形伸在外座圈的空腔内，将“十”字型空腔分割成四个锲形腔室。腔内放置滚柱3，在腔室较宽的一边的座圈孔内，还装有弹簧4和压帽5。平时靠弹簧张力经压帽将滚柱压向锲型腔室较窄的一端.座圈的外面包有铁壳,起密封和保护作用。传动导管内制有键槽，套在电枢轴的花键部分,而驱动齿轮则套在轴的光滑部位，它们可以随轴转动，又可以在轴上前后移动，以便使驱动齿轮和飞轮能啮合与分离.传动导管的外侧活络的套装有弹簧和拨叉环，并由卡簧限位。拨叉操纵拨叉环迫使驱动齿轮沿电枢轴轴向滑动，平时在回位弹簧的张
6、力作用下，驱动齿轮与飞轮保持分离状态。工作过程1）起动发动机时，开始驱动齿轮与飞轮啮合而相对静止，电枢轴经传动导管带动外座圈旋转，在驱动齿轮尾部的摩擦力和弹簧张力作用下，使滚柱位于锲型腔室较窄的一端,将外座圈和驱动齿轮尾部卡紧成一体，于是驱动齿轮随电枢轴一起转动并带动飞轮旋转，使发动机起动。2）起动发动机后，由于飞轮齿环带动驱动齿轮高速旋转且比电枢轴转速高的多，驱动齿轮尾部的摩擦力带动滚柱克服弹簧张力,使滚柱滚向锲型腔室较宽的一端，于是滚柱将在驱动齿轮尾部与外座圈间发生滑摩，发动机动力不能传给电枢轴，起到分离作用，电枢轴只按自己的转速空转,避免电枢超速飞散的危险。优缺点 构造简单，工作可靠；接
7、合时为刚性，不能承受大的冲击力，传递大扭矩会因滚柱卡死而失效;适用于额定功率在1。47KW以下的小型起动机。(2)摩擦片式单向离合器结构如图3-14所示.摩擦片式离合器由主动盘2、被动盘5、主动摩擦片8、被动摩擦片9、保险弹簧垫圈15、驱动齿轮轴套10等机件组成.主动盘2内制有螺旋键槽，套在电枢轴的螺旋键槽上，可随轴转动，也可以在轴上轴向移动。主动盘的一端外部制有四个缺口，与主动摩擦片8外缘的四个凸起相结合,以带动主动摩擦片转动，另一端座圈上套有胶木拨叉环1。被动盘5内制有左螺旋线槽，与驱动齿轮轴套10的一端螺旋键槽相配合,盘外制有键槽，与被动摩擦片9内缘的凸起部分相配合，以便被动盘能随被动摩
8、擦片一起转动。主动摩擦片用铜片制成，被动摩擦片用刚片制成，主被动摩擦片相间排列，能在主、被动盘上轴向移动。驱动齿轮与驱动齿轮轴套10制成一体,内部中空，套装在电枢轴的光滑部分，可以转动也可以轴向移动。轴套在螺旋键的端部制有环槽，以便用锁圈4、卡簧3将被动盘上的机件锁住。锥面盘13、保险弹性垫圈15和承推环16，依次套装在驱动齿轮轴套上，弹性垫圈和轴套间套有半圆卡环14，弹性垫圈一面中央部分靠在锥面盘13上，另一面靠在承推锥环周缘的凸起上。被动盘上套有压环6,在压环与摩擦片之间装有调整垫圈7，增减调整垫圈可以调整离合器所能传递的最大转矩.整个主动盘和驱动齿轮轴套由铁皮外壳包装密封。工作过程发动机
9、起动前，在操纵装置的作用下，驱动齿轮和飞轮处于分离状态.1）起动发动机时,控制装置迫使拨叉推动离合器后移，使驱动齿轮与飞轮啮合。此时电枢轴带动主动盘和主动摩擦片转动,借摩擦力带动被动摩擦片及被动盘。由于发动机阻力大，驱动齿轮和轴套开始并不转动,因而迫使被动盘沿驱动齿轮轴套的螺旋键槽转动（从驱动齿轮一端看被动盘作顺时针方向转动）.如果把被动盘看作螺母，则此时相当于将螺母向里拧紧一样.由于它是沿着压紧摩擦片的方向作轴向移动,摩擦片之间的摩擦力将随之增大。当摩擦片之间能够传递的转矩增大到克服发动机的阻力矩时，被动盘将停止轴向移动，电动机产生的转矩即可通过驱动齿轮带动飞轮旋转起动发动机。2）起动发动机
10、后，发动机起动后若未及时放松控制装置，离合器驱动齿轮仍与飞轮相啮合，驱动齿轮被飞轮带着高速旋转，其转速超过了电枢，此时由于被动盘的惯性作用,使被动盘在驱动齿轮轴套的螺旋槽上作反时针转动,被动盘沿螺旋槽向左退出，相当于拧松螺母一样，向放松摩擦片的方向移动，因而离合器分离，避免了电枢轴超速旋转的危险。（3）弹簧式单向离合器结构弹簧式单向离合器的构造如图319所示，起动机驱动齿轮2的左端有一光滑的套筒，套在起动机轴的光滑部分，花键套筒7套在起动机螺旋花键部分,两个扇形块4装入驱动齿轮右端相应的缺口中并嵌入花键套筒左端的环槽内，使驱动齿轮与花键套筒7可一起转动，又可以相对滑动。离合弹簧5(或称传动弹簧
11、）的两端各有1/4圈,其内径比花键套筒和驱动齿轮尾端的外径小，分别裹紧花键套筒和驱动齿轮。离合弹簧与护套6之间有间隙，护套可防止离合弹簧被放松时直径过分变大而产生变形和防止扇形块脱出.挡板11可防止离合弹簧作轴向移动,挡板与拨叉环9间的缓冲弹簧的作用是减少驱动齿轮与飞轮齿环接触时齿轮的磨损.花键套筒的右端制有环槽并装有卡环10，以防止拨叉滑环从花键套筒上脱出。工作过程1） 起动发动机时，控制装置迫使驱动齿轮与飞轮齿环啮合，电枢轴带动花键套筒旋转，在摩擦力的作用下离合弹簧扭缩，直径缩小，抱紧两个套筒外圆表面，使其成一刚体，于是电动机产生的转矩经花键套筒，离合弹簧传给驱动齿轮，从而带动飞轮旋转.2
12、）起动发动机后,由于飞轮带动驱动齿轮的转速高于花键套筒，迫使弹簧扭力放松，使弹簧直径扩大,驱动齿轮和花键套筒不再成为一刚体，可以相对滑动,从而避免了电动机超速旋转的危险。优缺点结构简单、加工方便,成本低；轴向尺寸长，适用于大功率起动机.（4）棘轮式单向离合器（国外）（四)、控制装置1.作用：控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮的啮合与分离；控制电动机电路的接通与切断.常用的装置有机械式和电磁式汽车上广泛使用电磁式控制装置(电磁开关）。QD124型起动机电磁控制装置构造（1）组成由电磁铁机构、电动机开关、起动继电器和起动开关组成.(2)结构原理1）电磁铁机构作用是利用电磁力控制离合器驱动齿轮和电动
13、机开关。2）电动机开关开关盒位于电磁铁机构前方，盒内设有电动机开关和点火系低压电路附加电阻开关.3）起动继电器作用是接通、切断吸引线圈和保持线圈电流通路。由触点、线圈及铁心组成，线路连接见。4）起动开关作用是接通、切断起动继电器线圈电流通路。起动开关与点火开关组合在一起。2.工作过程起动开关未接通时，起动继电器触点张开，电动机开关断开，离合器驱动齿轮与飞轮处于分离状态。起动开关接通时：(1)起动继电器线圈电路接通其电路为：蓄电池正极点火开关接柱1接柱3起动继电器“点火开关接柱线圈搭铁蓄电池负极.(2）电磁铁线圈电路接通继电器触点闭合,同时接通吸引线圈和保持线圈电流电路，两线圈产生同方向的磁场，
14、磁化铁心，吸动引铁前移，引铁前端带动触盘接通两个开关（起动机开关和附加电阻短路开关),后端通过耳环带动拨叉移动使驱动齿轮与飞轮啮合。吸引线圈电路:蓄电池正极电动机开关接柱21起动继电器“电池接柱、支架、触点、“起动机”接柱电磁开关接柱23吸引线圈1电动机开关接柱19电动机磁场绕组电枢绕组搭铁蓄电池负极。保持线圈电路:蓄电池正极电动机开关接柱21起动继电器“电池”接柱、支架、触点、“起动机”接柱电磁开关接柱23保持线圈2搭铁蓄电池负极。（3）电动机电路接通 触盘将电动机开关接柱19、21连通后，电动机电路接通。此电路电阻极小，电流可达几百安培，电动机产生较大转矩，带动飞轮转动。电动机开关接通后,
15、吸引线圈和附加电阻被短路。其电路为:蓄电池正极电动机开关接柱19、21导电片17磁场绕组电枢绕组搭铁蓄电池负极。（4）起动开关断开起动继电器停止工作，触点张开。电动机开关断开,驱动齿轮和飞轮分离.起动继电器触点张开后电动机开关断开瞬间，保持线圈电流通路为：蓄电池正极电动机开关接柱21触盘18接柱19吸引线圈1保持线圈2搭铁蓄电池负极。4。影响起动机工作特性的因素（1）蓄电池的容量和充电情况容量大，充电充足，内阻小，供给起动机电流大，起动机的功率、转速、制动力矩都大。(2）起动电路的电阻影响起动机内部电阻和起动线路电阻越大，起动机得输出功率、转速、制动力矩均会降低。（3)环境温度的影响。环境温度低时,起动性能不好.八、总结、布置作业课后体会汽车电器与电子技术 第 8 页 主讲教师：楚晓华 基础教研室