关于汽车用减速起动机

1第三章起动机发动机要借助外力起动。起动机位置起动机工作原理.swf作用：利用外力使内燃机从静止变为连续运转的过程。现代汽车都采用电起动——可靠、方便、安全等。起动系统组成：蓄电池、电流表、起动机、点火开关、继电器等。（解释作用）起动机组成：（三部分）外形图1.直流串励式电动机：将蓄电池的电能转换成机械能的装置，产生转矩。2.传动机构：按工作要求，完成驱动齿轮与飞轮齿环的配合工作。（起动时使驱动齿轮啮入飞轮齿环，起动后自动脱离，避免起动机的电枢飞散。）3.控制装置：控制电路接通与闭合，控制驱动齿轮与飞轮的啮合与分离。2P49起动机结构图简介幻灯片10幻灯片133第一节起动机的结构及工作原理一、直流电动机实物1.直流电动机的工作原理（1）工作原理解释（磁极、导体、换向器、电源）转动情况片44励磁方式：幻灯片3幻灯片15幻灯片16四种连接形式：1.他励；2.自励（串励、并励、复励）电磁极他励++--并励+-+-串励+-复励IfIfIfIfIfISISISIS5（2）转矩可推得M=CmIsΦ式中：Cm电动机常数、Is电枢电流、Φ磁极磁通。（欲增大转矩，增大磁通或电枢电流）（3）转矩自调节原理（与交流电动机一样）电枢转动时，切割磁场，在电枢里也要感应电动势。其方向与电枢电流相反，称为反电动势，Ef=CeΦnCe常数n转数此时的电压平衡方程式为：U=Ef+IsRsRs电枢回路电阻6由以上各式可求：调节过程解释：ssfRnCeUREUIs）新的平衡（以低速运转电磁负载MIsEnMf72.构造实物组成：机壳、磁极、电枢、换向器、电刷等（1）机壳——具有导磁作用的钢体制成。作用：是固定磁极。（2）磁极——组成：由铁心和绕组。作用：产生磁场。磁极实图（一般有4个磁极，大功率的电动机也有采用6个磁极的，磁极用螺钉固定在壳体上，也有粘接的——皇冠；4个绕组一般采用串联形式，也有2个、2个并联形式。无论如何连接磁极都是：NSNS形式）（3）电枢电枢实物组成：铁心、电枢绕组、转轴等。作用：与磁极一同作用产生电磁转矩。(铁心/硅钢片、绕组/粗的扁矩形铜线）8（4）换向器组成：由多个燕尾形铜片尾呈环形。作用：实现电枢绕组与电源连接，保证电枢的转矩方向不变。换向器实物（每个铜片与电枢绕组焊接相连，中间用云母片绝缘）（5）电刷装置电刷实图组成：电刷架、电刷等作用：固定电刷、传输电流（一般有4个电刷和电刷架，固定在前端盖上，两个电刷架与端盖绝缘，称绝缘电刷架；两外两个与端盖直接铆合搭铁，称搭铁电刷。电刷成分同前。）（6）端盖分前后端盖前端盖形状不同。端盖实图（前端盖平面——放置电刷架后端盖半球面——探出驱动齿轮等。）9介绍磁级线圈和电枢绕组的连接形式10二、传动机构幻灯片2组成：单向离合器、拨叉、驱动齿轮等作用：起动时驱动发动机飞轮转动，起动后使起动机与发动机脱离。传动实物（单向离合器完成转矩的单向传递，拨叉使单向离合器轴向移动）汽车上单向离合器：滚柱式、磨擦片式、弹簧式。（常用）1.滚柱式单向离合器（用的最多）组成：驱动齿轮、外壳（外座圈）、外座圈内制成“十”字腔室、滚柱及滚柱弹簧、花键套筒等作用：实现单方向传递能量。11驱动此轮单向离合器外座圈花键滚柱十字块12工作过程：起动时控制装置通过传动拨叉将驱动轮沿花键槽推出，与发动机飞轮啮合。此时，电枢转轴带动十字块旋转，滚柱进入楔形槽的窄的一侧，将外座圈与转轴卡紧成一体，使飞轮随电枢轴一同转动。起动后发动机转速比起动机高，飞轮的转速比起动机高，使滚柱滚入楔形室的宽处，打滑，飞轮不能反带起动机。优缺点：优点：结构简单（在中小功率的起动机上被广泛应用）缺点：传递较大转矩时，滚柱易变形卡死（因此不适用于功率较大的起动机上）132.摩擦片式优缺点：1、可传递较大扭矩；2、扭矩是可调的；3、结构复杂3.弹簧式单向离合器优缺点：1、结构简单，成本低，使用寿命长；2、轴向尺寸较大，一般只用在功率较大的发动机上。14三、电磁式控制装置（目前此种控制最多）作用：（1）控制驱动齿轮与飞轮齿环的啮合与分离；（2）控制电动机电路的接通与切断。最早控制装置为机械式控制装置，（脚踏式、手动式，控制离合器及驱动齿轮，同时控制电动机电路）组成：电磁铁机构、电动机开关、起动机继电器、起动开关等。幻灯片2铜套上有两个线圈，吸引线圈（牵引线圈）——匝数少，导线粗一端接电磁开关的接线柱，另一端经电动机开关接线柱，经电枢绕组搭铁。保持线圈（支撑线圈）——匝数多，导线细，一端接电磁开关接线柱，另一端搭铁。用图解释：（注重结构）幻灯片1415构造：P54幻灯片1316四、起动机特性1.直流串励式电动机特性（1）转矩特性幻灯片4数学式：M=f(Is)(书中为Ia)串励电动机——磁场绕组与电枢绕组串联（电流相同，又磁通与电流成正比）电动机转矩一般式：M=CmΦIs=CmClIs2=CIs2当电流大时：M=CmΦIs∵电流大时磁饱和，磁通不再增加，转矩与电流为线性关系17串励和并励电动机的转矩特性幻灯片4可知：串励电动机比并励电动机的电磁转矩大，特别是起动时转速为零，反电动势为零，这时的电枢电流特别大，产生最大转矩，从而使发动机容易起动，所以汽车上广泛采用串励式电动机。串励并励IM18（2）机械特性转矩与转速之间的关系。数学式：n=f(M)由电压平衡方程式：（串励电动机）磁路未饱和时，Is增加，Φ也增加，所以，Is增加时，n明显下降。当Is增加到一定值时，Φ逐渐饱和，此时，随Is增加，n的增加逐渐变缓。（软的机械特性）。mC)(U),(),(LSSLSSmLSSRRInRRIUnCRRIUE19机械特性：（串励电动机）可见重载时→转速低，轻载时→转速高。对发动机的起动十分有利，符合发动机的起动要求。（起动时，发动机不转，起动机产生大转矩，当发动机转动时，转矩相应要求小，转速迅速上升）。Mn202.起动机的特性曲线起动机的转矩、功率、转速与电流的关系。数学式：M、n、P=f(Is)幻灯片20MPn120A300AMPn120A300AIs21结论：幻灯片19（1）发动机起动时，n=o，电流最大，起动转矩也最大。（也称制动电流和制动转矩）。（2）空载时，电流最小，转速最高，称为空载电流和空载转速。（3）在电枢电流（书中为起动电流不对！）接近制动电流一半时，输出功率最大。（由电工知识：当M、n都比较大时，P才大）一般选择，起动机工作在最大功率附近工作区。（短时工作）9550MnPnP9550M22第二节起动机基本参数的选择（了解）1.功率的选择为了使发动机能迅速、可靠地起动，起动机功率要足够。不然起动重复次数多，时间长，对蓄电池、消耗燃料、工件磨损等都不利。起动机功率由发动机的最低起动转速和起动阻力矩决定。计算：式中：P——起动机功率（kW）,MQ发动机的起动阻力矩（Nm)，nQ——最低起动转速r/min）9550nMPQQ23起动阻力矩——保证发动机能以最低转速转动的阻力矩。考虑：摩擦、温度、润滑、附加负荷（分电器、水泵、机油泵、发电机等）、气缸数、工作容积、转速等。柴油机的起动阻力矩几乎是汽油机的一倍。（压缩比高、燃油泵等辅助机构功率大）最低起动转速——可靠起动的曲轴最低转速。可靠起动的三个条件：（1）气缸内能吸入混合气；（要求汽油发动机有一定转速）（2）混合气要有一定的压力和温度；（使燃烧能够继续进行）（3）点火装置能可靠点火；实现以上工作时，发动机的转速最重要。汽油机通常的最低起动转速为50～70r/min,靠压缩点火的柴油机最低转速为100～200r/min，因转速高，压缩时间短，可提高混合气的温度、压力等，容易压燃。242.传动比的选择起动机与发动机传动比的选择，应保证发动机可靠起动和起动机发出最大功率。选择不当，使起动机的功率不能充分发挥，或发动机起动困难。传动比的选择要求：使发动机以最低起动转速运转时，起动机发出最大功率。在实际中，一般选择传动比比计算值稍小些，这样可使电动机的工作电流大些，起动转矩却增加很多（输出功率已不是最大功率，有些偏离）。对起动有利。汽油机的传动比一般为13～17。柴油车为8～10（因起动转速较高）253.蓄电池容量的确定（主要考虑起动机的容量）经验公式：～其中:P为选定的起动机功率(kW)。C为蓄电池容量（Ah）,U起动机电压（V）。大功率起动机的容量一般在7.5kW以上。600(CUP)80026第三节典型起动机的结构及工作原理一、起动机的分类（不同角度，分类有差别）不同类型的起动机往往在直流电动机和控制装置方面没有很大差别，所不同的是传动机构。所以区别不同类型的起动机，关键是传动机构。分类：（1）电磁控制强制啮合式；（主要介绍）（2）电枢移动式：（3）齿轮移动式：27起动机工作原理.swf28二、电磁控制强制啮合式起动机（目前采用最广泛）1.丰田汽车常规型起动机返29返30电路：29工作原理（叙述工作过程）（1）起动时原理图（2）停止蓄电池+保持线圈E接地吸引线圈电磁开关励磁绕组电刷电枢绕组电刷E接地电动机低速运转当触盘使电磁开关即时通后电动机直接接到蓄电池+电动机高速运转完成啮合带动发动机转动蓄电池+电磁开关（触盘）吸引线圈保持线圈两者串联E接地302.国产QD124型起动机（以上两种都是电磁控制强制啮合式起动机，单向离合器为滚柱式)最大区别是国产QD124型起动机增加了起动继电器。作用：可减少点火开关的启动电流。原理图3132三、新型起动机1.电枢移动式起动机画示意图简单解释：它的电磁控制部分与强制啮合式相同，没有拨叉，单向离合部分与电枢同轴，当通电时在电磁力的作用下，移动完成与飞轮的啮合。NS磁极电枢飞轮332.减速式起动机它的工作原理与强制啮合式起动机没有大的区别，只是在起动机电枢和驱动齿轮之间加入一套减速装置。原理是：根据公式P大或n小→→转矩增大。（在高速低转矩情况下起动用直流电动机可以造的比较小——小型化，它的转矩较小，加入减速装置，就满足了各种需求）减速装置分类：三种：内啮合式、外啮合式、行星齿轮式。（1）内啮合减速起动机（2）外啮合减速起动机（3）行星齿轮减速起动机nPT955034（1）内啮合式（2）外啮合式35（3）行星齿轮式优缺点比较：内啮合减速起动机：结构简单，高速时有振动，产生噪声。国产汽车QD124外啮合减速起动机：啮合紧密，通过改变齿轮的传动比，可实现较大的转矩，结构稍大。外国车丰田等采用。行星齿轮减速起动机：机械构造复杂，工作稳定，噪声小。加工复杂。北京吉普。36第四节起动机常见故障和诊断以及试验与调整一、起动机常见故障和诊断起动图起动机比较容易发生故障，一般可分为电故障和机械故障。一般先考虑电器故障。1.起动机不转（1）故障现象——接通点火开关，无起动迹象。（声音）（主要考虑电路不通）（2）故障原因①电源故障——蓄电池亏电、电源线接触不良；②起动机故障——换向器与电刷接触不良、磁场和电枢线圈断路或短路电磁开关烧蚀接触不良等；③起动继电器故障——短路、开路或搭铁接触不良；④点火开关故障——损坏或接触不良；⑤控制线路故障——熔丝烧断，短路或开路；37（3）故障诊断①用开灯的方法确定蓄电池有电与否；明亮则查线路；②用连接蓄电池和电动机开关的方法确定电动机正常与否；幻灯片29③用连接电磁开关和电源的方法确定电磁开关是否正常；同时可判断起动器故障或点火开关故障。④检查线路；382.起动无力1）故障现象——起动时驱动齿轮啮合，但转速低或不转；2）故障原因①蓄电池亏电、接触不良；②起动机故障，接触不良、局部短路；3）故障诊断——用上面方法判断故障点；3.起动机空转1）故障现象——起动时起动机转动，发动机不转2）故障原因——单向离合器打滑，或飞轮齿环严重缺损；（3）故障诊断——检查飞轮齿环，正常则可判断是单向离合器失灵；394.驱动齿轮与飞轮齿环撞击（1）故障现象——起动时听到齿轮撞击声，驱动齿轮不能啮合；（2）故障原因——电磁开关触（电接通过早）驱动齿轮来不及进入飞轮齿环、飞轮或驱动