起動(dòng)電機(jī)的工作原理與構(gòu)造

起動(dòng)電機(jī)的工作原理與構(gòu)造目錄一、發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)……………………3

1.1發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式……………………4二、起動(dòng)機(jī)……………52.1起動(dòng)機(jī)的功用…………52.2起動(dòng)機(jī)的組成…………52.2.1起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合過程……………………92.2.2直流電動(dòng)機(jī)………………………112.2.3起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)…………152.2.4起動(dòng)機(jī)的操縱機(jī)構(gòu)…………26三、減速起動(dòng)機(jī)和永磁起動(dòng)機(jī)……29

3.1減速起動(dòng)機(jī)……………293.2永磁起動(dòng)機(jī)……………333.3永磁減速起動(dòng)機(jī)………34四、起動(dòng)機(jī)的常見故障分析……………………35一、發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

使靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài),必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使活塞開始上下運(yùn)動(dòng)，汽缸內(nèi)吸入可燃混合氣，并使其壓縮、點(diǎn)燃，膨脹做功，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)才能進(jìn)入自動(dòng)工作循環(huán)。發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到自動(dòng)的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，必須克服汽缸內(nèi)被壓縮氣體的阻力和發(fā)動(dòng)機(jī)本身及其附件內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間的摩擦阻力，克服這些阻力所需要的力矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。保證發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)所必須的曲軸轉(zhuǎn)速成為起動(dòng)轉(zhuǎn)速。車用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在0~20℃時(shí)，最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速一般為30-40r/min。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)在更低溫度下順利起動(dòng)，要求起動(dòng)轉(zhuǎn)速不低于50-70r/min。起動(dòng)轉(zhuǎn)速過低時(shí)，壓縮行程內(nèi)的熱量損失過多，進(jìn)氣氣流的流速過低，導(dǎo)致汽缸內(nèi)的混合氣不易著火。1.1發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式

發(fā)動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方式有人力起動(dòng)、電力起動(dòng)機(jī)起動(dòng)和輔助汽油機(jī)起動(dòng)等多種形式。人力起動(dòng)即手搖起動(dòng)或繩拉起動(dòng)。其結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，主要用于大功率柴油機(jī)的輔助汽油機(jī)的起動(dòng)，或在有些裝用中、小功率汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛上作為后備起動(dòng)裝置。輔助汽油機(jī)起動(dòng)起動(dòng)裝置的體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要用于大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。電力起動(dòng)機(jī)起動(dòng)以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。當(dāng)電動(dòng)機(jī)上的驅(qū)動(dòng)齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪周緣上的環(huán)齒嚙合時(shí)，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，通過發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

二、起動(dòng)機(jī)

電力起動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱起動(dòng)機(jī)，用起動(dòng)機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎是現(xiàn)代汽車起動(dòng)的唯一方式。2.1、起動(dòng)機(jī)的功用

起動(dòng)機(jī)的作用就是在正常使用條件下，將蓄電池儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以足夠高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，以順利起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。為了保證起動(dòng)機(jī)具有足夠大的起動(dòng)電流和必要的持續(xù)時(shí)間，要求蓄電池必須有足夠的容量；且起動(dòng)主電路的導(dǎo)線電阻和接觸電阻要盡可能小，一般在0.01Ω左右。2.2、起動(dòng)機(jī)的組成

起動(dòng)機(jī)一般由三大部分組成：直流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)。

31100-75F60起動(dòng)機(jī)的組成

1.直流電動(dòng)機(jī)2.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3.操縱機(jī)構(gòu)2.2.1起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合過程此為起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合過程示意圖，它由單向離合器、起動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電磁開關(guān)、撥叉和發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪等組成。

1．起動(dòng)時(shí)，銜鐵在電磁吸力的作用下左移，通過撥叉推動(dòng)單向離合器右移，使單向離合器小齒輪與飛輪嚙合。

2．電動(dòng)機(jī)的電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，飛輪帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于單向離合器的作用，小齒輪不能帶動(dòng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。2.2.1、直流電動(dòng)機(jī)

直流電動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)扭矩大，轉(zhuǎn)速高時(shí)扭矩逐漸變小，很適合做起動(dòng)機(jī)之用。直流電動(dòng)機(jī)在直流電壓的作用下，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。接通起動(dòng)開關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，并通過驅(qū)動(dòng)齒輪和飛輪的環(huán)齒驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。直流電動(dòng)機(jī)按磁場(chǎng)產(chǎn)生方式分為永磁電動(dòng)機(jī)和勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)又根據(jù)磁場(chǎng)繞組和電樞繞組連接方式不同分為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。其中，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)電機(jī)中應(yīng)用最多，它由電樞、磁極鐵心、換向器、機(jī)殼和端蓋等組成。

1）電樞是直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分，用來在起動(dòng)機(jī)通電時(shí)與磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。它由換向器、鐵心、繞組和電樞軸組成。電樞鐵心由外圓帶槽的硅鋼片疊成，壓裝在電樞軸上；電樞繞組一般都采用較粗的矩形截面的裸銅線繞制而成，且多采用波繞法，以便結(jié)構(gòu)緊湊，并可通過較大的電流，獲得較大的電磁力矩。

當(dāng)電樞繞組中有電流通過時(shí)，電樞導(dǎo)體的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，導(dǎo)體周圍的磁場(chǎng)與磁極磁場(chǎng)相互作用，能產(chǎn)生使電樞軸旋轉(zhuǎn)的力矩，稱為電磁力矩或電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩的大小與流過電樞導(dǎo)體中的電流和磁極磁場(chǎng)的強(qiáng)度有關(guān)。2）磁極用來在起動(dòng)機(jī)工作時(shí)建立磁場(chǎng)，它由磁極鐵心和安裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組組成。當(dāng)直流電壓作用于勵(lì)磁繞組的兩端時(shí)，勵(lì)磁繞組的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)并使磁極鐵心磁化，成為具有一定極性的磁場(chǎng)。車用起動(dòng)機(jī)一般有兩對(duì)4個(gè)磁極，勵(lì)磁繞組的繞向使不同極性的磁極相間排列。3）換向器由電刷和安裝在電樞軸上的整流子組成，用來接勵(lì)磁繞組與電樞繞組的電路，并使處于同一級(jí)磁極下的電樞導(dǎo)體中通過的電流保持固定方向。2.2.2起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在電動(dòng)機(jī)電樞的延長(zhǎng)軸上。用來在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，將驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸聯(lián)成一體，并使驅(qū)動(dòng)齒輪沿電樞軸移出與飛輪環(huán)齒嚙合，將起動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,飛輪的轉(zhuǎn)速提高,它將帶著驅(qū)動(dòng)齒輪高速旋轉(zhuǎn),會(huì)使電樞軸因高速旋轉(zhuǎn)而損壞.因此,在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后驅(qū)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速超過電樞軸的正常轉(zhuǎn)速時(shí),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)使驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸自動(dòng)脫開,防止電動(dòng)機(jī)超速.為此,起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中必須具有超速保護(hù)裝置。

2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型車用起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也稱為嚙合機(jī)構(gòu)，有如下類型：1）慣性嚙合式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在接通點(diǎn)火開關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪靠慣性力的作用沿電樞軸移出與飛輪嚙合，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，飛輪轉(zhuǎn)速提高超過電樞軸轉(zhuǎn)速時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪靠慣性力的作用退回，脫離與飛輪的嚙合防止電樞軸超速。

2）強(qiáng)制嚙合式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接通起動(dòng)開關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪靠機(jī)械機(jī)構(gòu)的作用沿電樞軸移出，與飛輪環(huán)齒嚙合，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，切斷起動(dòng)開關(guān)，外力的作用消除后，驅(qū)動(dòng)齒輪在回位彈簧的作用下退回，脫離與飛輪環(huán)齒的嚙合。3）電樞移動(dòng)式嚙合機(jī)構(gòu)起動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，起動(dòng)機(jī)的電樞與磁極錯(cuò)開。接通起動(dòng)開關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，在磁極磁力的作用下，整個(gè)電樞軸連同驅(qū)動(dòng)齒輪移動(dòng)與磁極對(duì)齊的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪進(jìn)入嚙合。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，切斷起動(dòng)開關(guān)磁極退磁，電樞軸連同驅(qū)動(dòng)齒輪退回，脫離與飛輪的嚙合。3、超速保護(hù)裝置超速保護(hù)裝置是起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸之間的離合機(jī)構(gòu)，也稱為單向離合器。

常用的單向離合器有滾柱式、彈簧式、摩擦片式等多種形式。1）滾柱式單向離合器

工作原理：1．當(dāng)起動(dòng)機(jī)電樞軸帶動(dòng)十字塊套筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱向楔形槽的窄槽部分移動(dòng)，滾柱將十字塊套筒與驅(qū)動(dòng)齒輪及套筒擠緊，此時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞軸通過十字塊套筒帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。2．發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，此時(shí)是飛輪帶動(dòng)起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)滾柱向楔形槽的寬槽部分移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪不能帶動(dòng)起動(dòng)機(jī)的電樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)套裝在起動(dòng)機(jī)電樞上。驅(qū)動(dòng)齒輪2的右端活套在花鍵套筒7左端的外圓面上，兩個(gè)扇形塊4裝入齒2右端的相應(yīng)缸口中并伸入花鍵套筒7左端的環(huán)槽內(nèi)。這樣，齒輪和花鍵套筒可一起作軸向移動(dòng)，兩者又可相對(duì)滑轉(zhuǎn)。

2）彈簧式單向離合器工作原理：離合彈簧5，在自由狀態(tài)下的內(nèi)徑小于齒2和套筒7相應(yīng)外圓面的外徑，在安裝狀態(tài)下，緊套在外面上，彈簧5與護(hù)套6之間有間隙。在起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)花鍵套筒旋轉(zhuǎn)，有使彈簧5收縮的趨勢(shì)，彈簧被緊緊箍在相應(yīng)的外圓上。于上，起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸矩靠彈簧與外面的摩擦傳給驅(qū)動(dòng)飛輪齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)一起動(dòng)，齒2有比套筒7快轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，此時(shí)彈簧5脹開，齒輪2在套筒7上滑轉(zhuǎn)。3)摩擦片式單向離合器

離合器的花鍵套筒通過四條內(nèi)螺紋與電樞花鍵軸相連接，花鍵套筒又通過三條外螺紋與內(nèi)接合鼓連接。主動(dòng)摩擦片內(nèi)齒卡在內(nèi)接合鼓的切槽中，組成了離合器主動(dòng)部分。外接合鼓和驅(qū)動(dòng)齒輪是一個(gè)整體，帶凹坑的從動(dòng)摩擦片外齒卡在外接合鼓的切槽中，形成了離合器的從動(dòng)部分。主、從動(dòng)摩擦片交錯(cuò)安裝，并通過特殊螺母、彈性圈和壓環(huán)限位，在壓環(huán)和摩擦片間裝有調(diào)整墊片。

工作過程：1．當(dāng)起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，接合鼓沿花鍵套筒上的螺旋花鍵向飛輪方向旋進(jìn)，將摩擦片壓緊，把起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)動(dòng)機(jī)。

2．發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，當(dāng)飛輪以較高轉(zhuǎn)速帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)接合鼓沿螺旋花鍵退出，摩擦片打滑，使齒輪空轉(zhuǎn)而電樞不跟著飛輪高速旋轉(zhuǎn)。3．當(dāng)電機(jī)超載時(shí)，彈性圈在壓環(huán)凸緣的壓力作用下彎曲變形，當(dāng)彎曲到內(nèi)接合鼓的左端頂住了彈性圈的中心部分時(shí)，即限制了內(nèi)接合鼓繼續(xù)向左移動(dòng)，離合器便開始打滑，從而避免因負(fù)荷過大燒壞電動(dòng)機(jī)的危險(xiǎn)。2.2.3起動(dòng)機(jī)的操縱機(jī)構(gòu)

起動(dòng)機(jī)的操縱機(jī)構(gòu)也稱為控制機(jī)構(gòu),它的作用是控制起動(dòng)機(jī)主電路的通、斷和驅(qū)動(dòng)齒輪的移出與退回。起動(dòng)機(jī)的控制機(jī)構(gòu)分為直接操縱式和電磁操縱式兩種形式。直接操縱式機(jī)構(gòu)由駕駛員通過起動(dòng)踏板和杠桿機(jī)構(gòu)，直接操縱起動(dòng)開關(guān)，接通起動(dòng)機(jī)的主電路，并通過起動(dòng)機(jī)內(nèi)的傳動(dòng)叉將驅(qū)動(dòng)齒輪推出，與飛輪環(huán)齒嚙合。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，松開起動(dòng)踏板，起動(dòng)機(jī)斷電，驅(qū)動(dòng)齒輪在回位彈簧的作用下退回，與飛輪環(huán)齒脫離嚙合。電磁操縱式機(jī)構(gòu)由駕駛員操縱起動(dòng)開關(guān)，通過控制起動(dòng)機(jī)電磁開關(guān)的電路，控制起動(dòng)機(jī)主電路的通斷。在起動(dòng)機(jī)主電路接通的同時(shí)，起動(dòng)機(jī)內(nèi)的傳動(dòng)叉將驅(qū)動(dòng)齒輪推出與飛輪嚙合。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，切斷起動(dòng)開關(guān)，電磁開關(guān)斷電，起動(dòng)機(jī)停止工作，與此同時(shí)在回位彈簧的作用下驅(qū)動(dòng)齒輪回位，與飛輪環(huán)齒脫離嚙合。

起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),開關(guān)接通,吸拉線圈與保持線圈的電磁力方向相同,互相疊加,使活動(dòng)鐵心很容易克服回位彈簧的彈力而左行,一方面帶動(dòng)撥叉將單向離合器推出,使驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪齒圈可靠嚙合;另一方面通過推桿接觸盤與接線柱接觸,接通主開關(guān)。主開關(guān)接通后，吸拉線圈被短路，電磁開關(guān)的工作位置靠保持線圈的吸力來維持，同時(shí)蓄電池經(jīng)過主開關(guān)給電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組提供大的起動(dòng)電流，使電樞軸產(chǎn)生足夠的電磁力矩，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，在松開起動(dòng)按鈕的瞬間，吸拉線圈與保持線圈是串聯(lián)關(guān)系，兩線圈所產(chǎn)生的磁通方向相反，互相抵消，于是活動(dòng)鐵心在回位彈簧的作用下迅速回位，驅(qū)使驅(qū)動(dòng)齒輪退出嚙合，接觸盤脫離接觸，主開關(guān)斷開，切斷起動(dòng)機(jī)的主電路，起動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。