启动系统的组成及工作原理

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1、 交流发电机的结构交流发电机的结构交流发电机一般由转子、定子、整流器、交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。端盖四部分组成。JF132JF132型交流发电机组件图见图型交流发电机组件图见图电压调节器的作用将发电机的输出电电压稳定在14 0.25V 防止输出电压过高损坏电器元件第二单元 启动系统授课教师：贾艳哲课题一 起动系的基本组成 图2-1 起起动系系基本组成1蓄电池 2起动机 3起动继电器 4点火开关 5电流表起动系主要由： 起动电源（蓄电池）、起动机、起动机控制电路组成。起动系统的作用起动系的作用 是将蓄电池的电能转变成电磁转矩，驱动发动机，使发动机起动工作。起动机的组成：

2、 直流电动机 用于将蓄电池输入的电能转换为驱动发动机转动的机械动力（电磁转矩）。 传动机构 用于将电动机的动力（电磁转矩）传递给发动机飞轮，并在发动机起动后自动断开发动机向起动机的逆向动力传递。 电磁开关 控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离以及电动机电路的通断； 起动机的分类： 起动机种类很多，但电机部分没有大的区别，而传动机构和控制装置差异较大。因此起动机多是按传动机构和控制装置来分类的。1.按传动机构齿轮啮合方式分：（1）强制啮合式起动机（2）电枢移动式起动机2.按控制装置分：（1）直接操纵式起动机（2）电磁操纵式起动机 直流电动机的结构和工作原理1.直流电动机的结构汽车用起动电动

3、机一般为串励式直流电动机，主要由电枢（转子）、换向器、磁极（定子）,电刷电刷架以及机壳等部件组成。 （1）电枢总成作用：通入电流后，在磁极磁场的作用下产生电磁转矩；组成：铁心、电枢绕组、 电枢轴瓦换向器：铜片，云母片换向器在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之一。换向器由许多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构成。每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊入相应换向片的升高片内。换向器由铜片和云母片叠压而成，压装在电枢轴的一端，云母片使铜片间、铜片与轴之间均绝缘。换向器电枢与换向器磁极磁极由固定在机壳上的铁心和缠绕在铁心上的磁场绕组

4、组成。磁极的作用是建立磁场，一般多为4个磁极。功率超过7.35kW的起动机也有用6个磁极的。电刷与电刷架其作用是将电流引入电动机。其作用是将电流引入电动机。电刷一般用铜粉和石墨粉压电刷一般用铜粉和石墨粉压制而成，以减小电阻同时增制而成，以减小电阻同时增加耐磨性。电刷装在电刷架加耐磨性。电刷装在电刷架中，借弹簧压力紧压在换向中，借弹簧压力紧压在换向器上。电动机内装有四个电器上。电动机内装有四个电刷架，其中两个电刷架与机刷架，其中两个电刷架与机壳直接相连而搭铁，称为搭壳直接相连而搭铁，称为搭铁电刷架。铁电刷架。 直流电机的工作原理其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环

5、形铁心和绕在环形铁心上的绕组(电枢)。1. 电磁基本定律电磁基本定律 左手定则：左手定则：通电导体在磁场中受到力的作用，其受力方向可以用左手法则判定。I-电流方向电流方向 f-电磁力方向电磁力方向 B-磁感应强度磁感应强度 左手定则：又称电动机定则，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。这就是判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则。线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转

6、轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。当电枢转了180后，导体 cd转到 N极下，导体ab转到S极下时，如上图（b）所示的位置由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷 A流入，经导体cd 、ab 后，从电刷B流出。这时导体cd 受力方向变为从右向左，导体ab 受力方向是从左向右，产生

7、的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体 ab和cd 流入，使线圈边只要处于N 极下，其中通过电流的方向总是由电刷A 流入的方向，而在S 极下时，总是从电刷 B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能

8、够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。 实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。将直流电动机的工作原理归结如下：将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。 电机内部有磁场存在。 载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用 （左手定则） 所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖动机械负载。启动机的传动机构与控制装置课题3 启动机传动机构和控制装置一、启动机的传动机构1.作用与构成启动机传动机构的作用是将启动机的动力传

9、给发动机飞轮。 传动机构的形式各不相同，但是必须满足下列要求：，与齿轮啮合容易，不发生撞击现象：发动机工作时启动机的小齿轮不能再啮入飞轮齿圈，以免发动机带动启动机高速旋转，造成飞车。 启动机的传动机构包括拨叉、单向离合器、启动机轴及齿轮啮合装置，其主要装置是单向离合器。2.拨叉 拨叉的作用是使单向离合器轴向移动，使驱动齿轮与飞轮齿环啮合。现代器车多采用电磁式拨叉。电磁式拨叉发动机启动时，驾驶员只需将点火开关旋至启动档，线圈通电产生电磁力，将铁心吸入，于是带动拨叉转动，由拨叉下端推出单向离合器，使驱动齿轮啮入飞轮齿环。 发动机启动后，松开点火开关，点火开关便自动回转一个角度到点火（I）档，线圈断

10、电，电磁力消失，在复位弹簧作用下，铁心退出，拨叉回位，拨叉下端使驱动齿轮脱离飞轮齿环。3.单向离合器汽车上常用的离合器有滚柱式、弹簧式、摩擦片式等。单向离合器的作用是单方向传递转矩，即启动发动机时将启动机的转矩传给发动机曲轴，而当发动机启动后，又能自动打滑，不使飞轮齿环带动起动机旋转，以免损坏起动机。1.滚柱式单向离合器1驱动齿轮驱动齿轮 2外壳外壳 3十字块十字块 4滚柱滚柱 5压帽与弹簧压帽与弹簧 6垫圈垫圈 7护盖护盖8花键套筒花键套筒 9弹簧座弹簧座 l0缓冲弹簧缓冲弹簧 11移动衬套移动衬套 12卡簧卡簧n驱动齿轮与驱动齿轮与外壳外壳驱驱动飞轮齿圈动飞轮齿圈n十字块与花十字块与花键套

11、筒键套筒电枢轴驱动电枢轴驱动n滚柱与弹簧滚柱与弹簧实现单实现单向动力传递向动力传递n移动衬套由移动衬套由拨叉操纵使拨叉操纵使驱动齿轮和驱动齿轮和十字块左右十字块左右移动移动滚柱式单向离合器目前是汽车上采用最多的一种，其结构简单、坚固耐用、工作可靠，但在传递较大转矩时容易卡住，故不能用于大功率起动机，而在中、小功率启动机中得到广泛应用。滚珠式单向离合器的工作原理如下图所示发动机启动时，拨叉推动单向离合器使其沿电枢轴花键移除，驱动齿轮啮入飞轮齿环。当启动机旋转时，十字块随电枢轴一同旋转，滚柱滚入楔形槽的窄处并被掐死，使主、从动部分连接为一体，于是电动机转矩传给外壳及驱动齿轮，带动飞轮使发动机启动。

12、当发动机启动后，飞轮便带动驱动齿轮传动，施加给驱动齿轮的力与启动时的方向恰好相反，且速度大于十字块转速，于是滚柱滚入楔形槽的宽处电枢，从而防止电枢超速飞散的危险。2.摩擦片式单向离合器 1驱动齿轮与外接合鼓驱动齿轮与外接合鼓 2螺母螺母 3弹弹性圈性圈 4压环压环 5调整垫圈调整垫圈 6被动摩擦被动摩擦片片 7、12卡环卡环 8主动摩擦片主动摩擦片 9内内接合鼓接合鼓 10花键套筒花键套筒 11移动移动 衬套衬套 13缓冲弹簧缓冲弹簧 14挡圈挡圈 n驱动齿轮、驱动齿轮、外接合鼓、外接合鼓、从动摩擦片从动摩擦片同步运转同步运转n花键套筒、花键套筒、内接合鼓、内接合鼓、主动摩擦片主动摩擦片同步运

13、转同步运转n电枢轴与花电枢轴与花键套筒左螺键套筒左螺旋花键联接旋花键联接n移动衬套由移动衬套由拨叉操纵拨叉操纵2.摩擦片式单向离合器 n1驱动齿轮与外接合鼓驱动齿轮与外接合鼓 2螺母螺母 3弹性弹性圈圈 4压环压环 5调整垫圈调整垫圈 6被动摩擦片被动摩擦片 7、12卡环卡环 8主动摩擦片主动摩擦片 9内接合鼓内接合鼓 10花键套筒花键套筒 11移动移动 衬套衬套 13缓冲弹缓冲弹簧簧 14挡圈挡圈 na）起动时）起动时n内接合鼓、内接合鼓、花键套筒相花键套筒相对旋转而左对旋转而左移，从而使移，从而使主、被动摩主、被动摩擦片压紧而擦片压紧而传递动力传递动力 nb）起动后）起动后n内接合鼓、内接

14、合鼓、花键套筒相花键套筒相对旋转而右对旋转而右移，从而使移，从而使主、被动摩主、被动摩擦片松开而擦片松开而中断动力中断动力（3）扭簧式单向离合器二、启动机控制装置启动机的控制装置主要有电磁开关和启动继电器。1.电磁开关：一般固定在起动机的壳体上，其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起动机的电磁开关起动机电磁开关的组成1驱动齿轮驱动齿轮 2回位弹簧回位弹簧 3拨叉拨叉 4活活动铁心动铁心 5保持保持线圈线圈 6吸拉线吸拉线圈圈 7电磁开关电磁开关接线柱接线柱 8起动开关起动开关 9铁心套筒铁心套筒 10接触盘接触盘 11、12接线接线柱柱 13蓄电池蓄电池 14电动

15、机电动机 起动机电磁开关的工作原理（1）接通起动开关后，吸接通起动开关后，吸拉线圈和保持线圈通拉线圈和保持线圈通电，在电磁力的共同电，在电磁力的共同作用下，使活动铁心作用下，使活动铁心克服弹簧力右移，活克服弹簧力右移，活动铁心带动拨叉移动，动铁心带动拨叉移动，将驱动齿轮推向飞轮。将驱动齿轮推向飞轮。当驱动齿轮与飞轮啮当驱动齿轮与飞轮啮合时，接触盘也被活合时，接触盘也被活动铁心推至与触点接动铁心推至与触点接触位置，使起动机通触位置，使起动机通电运转。接触盘接通电运转。接触盘接通触点后，吸拉线圈被触点后，吸拉线圈被短路，活动铁心靠保短路，活动铁心靠保持线圈的电磁力保持持线圈的电磁力保持其啮合位置。

16、其啮合位置。 主开关接通后，吸拉线圈被短路，电磁开关的工作位置靠保持线圈的吸力来维持，同时蓄电池经过主开关给电动机的励磁绕组和电枢绕组提供大的启动电流，使电枢轴产生足够的电磁力矩，带动曲轴旋转而起动发动机，其电流通路为：蓄电池正极-主接线柱11-接触盘主接线柱12-电动机-搭铁-蓄电池负极蓄电池正极-主接线柱11-接线柱7-保持线圈-搭铁-蓄电池负极起动机电磁开关的工作原理（2）发动机起动后，断发动机起动后，断开起动开关，由于开起动开关，由于吸引线圈产生了与吸引线圈产生了与保持线圈相反方向保持线圈相反方向的磁通，两线圈电的磁通，两线圈电磁力相互抵消，活磁力相互抵消，活动铁心在弹簧力的动铁心在弹

17、簧力的作用下回位，使驱作用下回位，使驱动齿轮退出啮合状动齿轮退出啮合状态；接触盘同时回态；接触盘同时回位，切断起动机电位，切断起动机电路，起动机便停止路，起动机便停止工作。工作。 课题4 起动机及继电器的检修一、起动机的检修起动机的检修当汽车启动系统发生故障，并确认是启动机本身故障时，应先从车上拆下启动机，进行清洁、解体和检修。1.启动机的拆装器材：万用表、塞尺、锯片：三用游标卡尺若干把：百分表架：拆装工具若干套。步骤：(1)观察启动机在汽车上的安装：各接线柱 的名称及连接情况：熟悉启动机的工作 过程。(2)典型启动机的拆装与检修。注意事项： 启动机的拆装必须按照规定的步骤进行，规定不能分解的

18、部件或总成觉不可随意分解。 分解时应按要求仔细分解启动机的构造、部件的作用、工作原理、装配关系以及线路的连接等。 拆下的零部件应按 先后顺序依次排列好，以免装配时出现差错或遗漏。2.启动机的主要部件的检测与维修直流电动机的检修：(1)定子(励磁绕组)的检查 对励磁绕组的检查可通过外部验试，看其是否有烧焦断路，如外部检查发现问题，可用万用表测量电阻的方法进行检查。励磁绕组断路的检测用万用表用万用表V用万用表的R 2K档表笔的一端接壳体另一端接磁场绕组正常情况阻值为无限大若阻值为零说明壳体与励磁绕搭铁励磁绕组断路的检查励磁绕组断路的检查励磁绕组短路的检测还可以目测 将直流电源正极引线接外壳绝缘接线

19、柱，负极引线接绝缘电刷，当电路接通后，将旋具很快放在每个磁极下，检查每个磁极对旋具吸力大小是否相同若某一磁极吸力太小或无吸力，就表明该磁场绕组有匝间短路故障。励磁绕组短路的检查用万用表R 1档检测，两表笔分别接启动机的外壳引线，如测得的电阻为无穷大说明磁场绕组短路(2)转子(电枢部分)的检查 转子检查主要包 括换向器与转子轴间的检查、电枢绕组 (即换向片与换向片间) 的检查。 换向器与电枢轴的检查电枢与电枢轴检查：使用万用表R10K档检测，用一根表笔接触电枢，另一根表笔依次接触换向器铜片，万用表指针应为无穷大。否则说明电枢绕组与电枢轴之间绝缘不良，有搭铁之处。电枢绕组断路故障的检查1、可目测、

20、可目测易发生在换向器易发生在换向器的焊接处的焊接处2、高灵敏度万用表电枢绕组检查：如图所示-将万用表打到RX1档电阻应为0电枢枢绕组的的检修修电枢套组短路检查。电枢套组短路检查。用万用表的电阻档检查整流子片间的用万用表的电阻档检查整流子片间的电阻，应导通；若不导通，说明电枢绕组有短路现象。电阻，应导通；若不导通，说明电枢绕组有短路现象。(3)(3)电刷与刷与电刷架刷架检修修 检查电刷的高度和接触面积。检查电刷的高度和接触面积。一般高度不应低于标准一般高度不应低于标准2/3，电刷的接触面积不应少于，电刷的接触面积不应少于75，在电刷架内无卡，在电刷架内无卡滞现象，否则应进行修磨或更换滞现象，否则

21、应进行修磨或更换。 电刷弹簧弹力检查。电刷弹簧弹力检查。用弹簧秤测量电刷弹簧的弹用弹簧秤测量电刷弹簧的弹力，若不符合要求应予以更换。力，若不符合要求应予以更换。二、传动机构的检修1.单向离合器的安装与检查（1 1）检查离合器和离合器和驱动齿轮是否是否严重重损伤或磨或磨损。如有。如有损坏，坏，应进行更行更换。 检查离合器和驱动齿轮磨损情况检查离合器和驱动齿轮磨损情况检查单向离合器性能检查单向离合器性能驱动齿轮和和单向离合器向离合器检测（2 2）单向离合器性能向离合器性能检测。离合器正向离合器正向转动应灵活，无卡滞灵活，无卡滞现象；象；扭力扳手扭力扳手检测单向离合器的转矩。若转矩小于规定值，说明单

22、向离合器打滑，应予以更检测单向离合器的转矩。若转矩小于规定值，说明单向离合器打滑，应予以更换。换。 （3）单向离合器应能在电枢轴上自如滑动。）单向离合器应能在电枢轴上自如滑动。驱动齿轮和飞轮损坏三、控制装置的检修1.启动继电器的检查：首先要检查断电触点是否有脏污、 烧蚀，如有此情况可用砂纸打磨光洁。其次检查继电器 线圈是否有短路、短路故障。2.检查启动开关： 检查启动启动开关接线柱与接触盘的结合处有无烧蚀、 麻斑，若有，应用砂纸打磨光洁。 3.用万用表检查电磁开关的电磁线圈 用万用表检查电磁开关的吸引线圈和保持线圈 有无断路、短路和搭铁故障并排除。CC端子30 端子50 端子拆卸起动机开关总成

23、的两个固拆卸起动机开关总成的两个固定螺栓（使用定螺栓（使用10号套筒），取号套筒），取下起动机开关总成。用手按压下起动机开关总成。用手按压拨叉连接头，检查开关总成的拨叉连接头，检查开关总成的复位弹簧是否正常。复位弹簧是否正常。用用 万用表检查起动机万用表检查起动机50端子和端子和壳体是否导通。如果导通则柱壳体是否导通。如果导通则柱塞可以保持伸出状态，如果不塞可以保持伸出状态，如果不导通则可能是保持线圈断路，导通则可能是保持线圈断路，起动机的拨叉会反复拨动齿轮起动机的拨叉会反复拨动齿轮而无法保持在伸出状态。而无法保持在伸出状态。50端子30端子C端子检查电磁开关保持磁开关保持线圈有无断路、匝圈有

24、无断路、匝间短路短路现象。象。50端子30端子C端子用万用表检测用万用表检测50端子端子和和c端子之间应为导端子之间应为导通（若不导通则可能通（若不导通则可能是吸引线圈保持线圈是吸引线圈保持线圈断路）断路）检查电磁开关吸引线圈有无断路、匝间短路现象。检查电磁开关吸引线圈有无断路、匝间短路现象。电磁开关磁开关试验四、启动机的装复及性能测试1.装复：先将离合器、拨叉与后端盖装好，再拧 装中间轴承板。然后将电枢轴插入后端盖内，套上外壳和前端盖，穿入拉紧螺栓并拧紧。然后装入电刷，套上防尘箍，待实验合格后再紧固。课题5 启动系的故障诊断一、启动机的正确使用一、启动机的正确使用 （1）为了确保汽车发动机可

25、靠的启动，应经常保 持蓄电池处于充电状态。启动机、蓄电池、点 火开关以及搭铁线等连接牢固，接触良好。（2）由于启动机是按短时间工作而设计的，而且启 动机工作时，点数绕组电流很大，因此启动机 每次的启动时间不得超过5S，两次启动时间不 得少于15S.（3）冬季和低温地区冷启动时应先将发动机预热 后，再使用启动机启动。（4）发动机启动后，应及时切断启动开关，使驱 动齿轮退出啮合，减少单向离合器的磨损。（5）使用启动机时应挂空挡或踏下离合器踏板， 严禁用挂空挡启动的方法移动车辆。2.启动机运转无力启动机运转无力故障现象：将点火开关转至启动档位置后，启动 机转动缓慢无力，启动发动机困难。故障原因：（1

26、）蓄电池存电不足或启动电路导线接头接触松动、接触不良。（2）电动机电路控制开关的接触盘与触点烧蚀接触不良；电刷磨损过多及电刷弹簧减弱；换向器烧蚀均使接触电阻增大。（3）电动机电枢绕组或励磁绕组局部搭铁或短路（4）启动机安装不当；电枢轴弯曲；电枢轴与轴 承配合过紧或间隙过大；装配过紧。3.启动机空转启动机空转故障现象故障现象：将点火开关转至启动档位置后，启 动机只是空转，驱动齿轮不能与 飞轮齿环啮合带动发动机运转。 故障原因：故障原因：(1)单向离合器打滑、缓冲弹簧折断或过软。(2)启动机安装不当；拨叉变形。(3)启动机开关接通过早，或固定螺栓松动。(4)驱动齿轮或飞轮齿环磨损过多，致使啮合不当

27、。启动机空转的故障诊断与排除要点启动机空转的故障诊断与排除要点1）启动机空转时转速很高，但未能拖动发 动机旋转，一般为单向离合器打滑，应 检查单向离合器，失效后应予以更换。2）启动机空转时伴有齿轮撞击声，应检查 单向离合器上的缓冲弹簧是否折断或过 软，电动机开关接通时机是否合适，启 动机固定螺栓是否松动等，应视情况进 行调整、更换或修理。4.启动机运转不停启动机运转不停故障现象故障现象：启动机启动后即出现尖叫声，将点 火开关退出启动挡位，启动机被反向拖动高速旋转不能停下，或启动后较长时间启动机才能停止运转故障原因：故障原因：（1）启动机单向离合器卡死，不能驱动齿轮与电 枢轴联系切断。（2） 启动机安装不当，齿测间隙过小，造成驱 动齿轮与飞轮齿环一直处于啮合状态。（3 ）启动机电磁开关中的引铁回位弹簧弹力过 若或折断。（4）启动继电器触点或电磁开关触点烧熔粘接， 启动电路不能打开。 当启动机出现运转不停的故障时，应立即关闭点火开关。若发动机随之熄火，应检查启动机安装是否良好；齿侧间隙是否过小；单向离合器是否卡死；电磁开关引铁弹簧是否折断或弹力过若。若关闭点火开关后，发动机不熄火仍带动启动机高速旋转，则应立即切断电源总开关，以防止烧坏启动机。此故障一般是启动继电器触点或电磁开关烧熔粘接所致，应根据情况更换或修理