03 项目三 起动系统.pptx

第1页：项目三知识要求与能力要求

项目三 起动系统

知识要求

• 掌握汽车起动系统的组成和功用
• 掌握直流电动机的工作原理和组成
• 了解起动机的传动机构、操纵机构的工作原理
• 掌握减速起动机的结构和工作原理
• 了解起动机的分类和起动机的型号划分

能力要求

• 能够就车确认汽车起动机的安装位置以及工作线路
• 能够对起动机进行拆装和安装
• 能够对典型起动系统进行调整和维护
• 能够排除典型起动系统的常见故障

第2页：起动系的功用与起动方式

一、相关知识：（一）汽车起动系统

1．起动系的功用

为内燃机的曲轴提供转矩，使发动机达到必需的起动转速，并进入自行运转状态。

2．起动系的起动方式

常用的汽车发动机起动方式有人力起动、电力起动、辅助汽油机起动3种。

第3页：起动系的基本要求

3．起动系的基本要求

1. 起动机的额定功率应与发动机起动所必需的功率相匹配，以保证起动机产生的电磁力矩大于发动机起动时的阻力矩，带动发动机以高于最低起动转速运转。
2. 蓄电池的容量必须与起动机的功率相匹配，以保证为起动机提供足够大的起动电流和必要的持续时间。起动电路的连接要可靠，起动主电路导线电阻和接触电阻要尽可能小，一般应在0.010Ω以下；因此起动主电路的导线截面积比普通导线大得多，并且连接非常牢固可靠。
3. 发动机起动后，起动机小齿轮自动与发动机飞轮退出啮合或滑转，防止发动机带动起动机运转。

第4页：电力起动系统的组成

4．电力起动系统的组成

电力起动系统主要由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关等部件组成。起动机在点火开关及起动继电器的控制下通电转动，并带动发动机齿轮齿圈使曲轴转动，起动发动机。

为增大转矩、便于起动，起动机与曲轴的传动比：汽油机一般为13～17，柴油机一般为8～10。起动机驱动齿轮的齿数一般为5～13齿。

第5页：起动机的结构组成

（二）汽车起动机

起动机通常由直流电动机、传动机构和操纵机构三部分组成。

第6页：直流电动机的功用与组成

1．直流电动机

直流电动机是将电能转化为机械能的装置，其功用是将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生发动机起动时所需要的电磁转矩。直流电动机主要由电枢（转子）、磁极（定子）、换向器和电刷等主要部件构成。

第7页：电枢的结构

（1）电枢

电枢是直流电动机的转动部分，其作用是产生电磁转矩，主要由铁芯、电枢绕组、电枢轴和换向器组成。铁芯由硅钢片叠压而成，内以花键固装在电枢轴上；铁芯外围均匀排列绕线线槽，用以放置电枢绕组。电枢绕组采用较粗的矩形裸铜漆包线绕制成型绕组，在铁芯线槽口两侧用轧纹将绕组挤紧，绕组端头均匀地焊在换向片上；铜线与铜线之间及铜线与铁芯之间用性能良好的绝缘纸隔开。

第8页：磁极的结构

（2）磁极

磁极又称定子，其功用是产生磁场，主要由励磁绕组、磁极和壳体组成。磁极用低碳钢制成极掌形状，并用埋头螺钉紧固在机壳上。磁极一般是4个，相对交错安装在电机的壳体内，电枢与磁极形成磁通回路，低碳钢板制成的机壳也是磁路的一部分。

第9页：励磁绕组的连接方式

励磁绕组的连接

励磁绕组的4个线圈有的是相互串联后再与电枢绕组串联（称为串联式），有的则是两两相串后再并联，再与电枢绕组串联（称为混联式）。

第10页：换向器的结构与作用

（3）换向器

换向器的功用是将电流引入电枢绕组，并使不同磁极下导线中的电流方向保持不变。换向器由铜片和云母片相间叠压而成，铜片与铜片、铜片与电枢轴间均绝缘；铜片接电枢绕组，用夹固加焊方式连接，并通过电刷来连接磁场绕组与电枢绕组。剖面示意中标有铜片、轴套、压环、接线凸缘与电枢。

第11页：端盖与电刷组件

（4）端盖与电刷组件

电刷端盖一般用浇铸或冲压法制成，盖内装有4个电刷架、电刷及电刷弹簧。其中两个搭铁电刷利用与端盖相通的电刷架搭铁，另外两个电刷的电刷架则与端盖绝缘，绝缘电刷引线与励磁绕组的一个端头相连接。

第12页：电刷材料与端盖支撑结构

电刷与端盖结构（续）

电刷弹簧压在电刷上，其作用是保证电刷与换向器接触良好。电刷通常用铜粉（80%～90%）和石墨粉压制而成，以减小电阻并提高耐磨性。

驱动端盖上有拨叉座和驱动齿轮行程调整螺钉，还有支撑拨叉的轴销孔。为避免电枢轴弯曲变形，一些起动机中装有中间支撑板；端盖及中间支撑板上的轴承多用青铜石墨轴承或铁基含油轴承。

第13页：传动机构的作用与组成

2．传动机构

（1）作用

发动机起动过程中，使起动机的驱动齿轮与发动机飞轮齿圈相啮合，将直流电动机产生的转矩传递给发动机飞轮齿圈，使发动机曲轴转动；发动机起动后，飞轮齿圈与驱动齿轮自动打滑脱离。

组成

传动机构一般由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成。

第14页：传动机构的啮合过程

（2）啮合过程

在电磁开关的作用下，驱动齿轮与飞轮齿圈进入啮合，当二者完全啮合后主电路接通，电枢轴开始带动发动机曲轴旋转。发动机起动后，驱动齿轮与飞轮齿圈仍处于啮合状态，单向离合器打滑，驱动齿轮在飞轮的带动下空转。起动结束后，驱动齿轮在电磁开关的作用下与发动机飞轮齿圈脱离啮合。

第15页：滚柱式单向离合器的结构

单向离合器的类型与滚柱式结构

单向离合器有滚柱式、摩擦片式、弹簧式等几种类型。滚柱式单向离合器的驱动齿轮与外壳制成一体，外壳内装有十字块和4套滚柱、压帽和弹簧；十字块与花键套筒固连，与外壳相互扣合密封；花键套筒的外面装有啮合弹簧及衬圈，末端安装着拨环与卡圈，整个离合器总成套装在电动机轴的花键部位上。

第16页：楔形槽与滚柱的配合

滚柱与楔形槽的配合

在外壳与十字块之间形成4个宽窄不等的楔形槽，槽内分别装有一套滚柱、压帽及弹簧。滚柱的直径略大于楔形槽窄端，略小于楔形槽的宽端。

第17页：单向离合器的工作过程

（3）工作过程

发动机起动时，经拨叉将离合器沿花键推出，驱动齿轮啮入发动机飞轮齿圈。起动机电枢的转矩经套筒带动十字块旋转，滚柱滚入楔形槽窄端，将十字块与外壳卡紧，于是电动机电枢的转矩可由十字块经外壳传递给驱动齿轮，从而驱动发动机飞轮齿圈旋转、起动发动机。

发动机起动后，飞轮齿圈转速高于驱动齿轮而带动驱动齿轮旋转，当转速超过电枢转速时滚柱滚入宽端，外壳与十字块之间不能传递力矩，发动机力矩不会传递至起动机，防止电枢超速飞散。起动完毕后，在拨叉、回位弹簧作用下经拨环使离合器退回，驱动齿轮脱离飞轮齿圈。

第18页：滚柱式单向啮合器

滚柱式单向啮合器

本页图示滚柱式单向啮合器的整体外形与在电枢轴上的安装状态。

第19页：平行轴式减速起动机

4．减速起动机

作用

增大起动机的输出力矩，减小起动机的体积和重量。

（1）平行轴式减速起动机

主要包括电动机、平行轴减速装置、传动机构和控制装置。优点：在同样输出功率下，其体积和质量比普通起动机均减小30%～50%，并便于安装，提高了起动转矩，有利于低温起动。

第20页：行星齿轮式减速起动机

（2）行星齿轮式减速起动机

行星齿轮减速装置中有三个行星轮、一个太阳轮（电枢轴齿轮）及一个固定的内齿圈。内齿圈固定不动，行星齿轮支架是一个具有一定厚度的圆盘，圆盘和驱动齿轮轴制成一体；三个行星齿轮连同齿轮轴一起压装在圆盘上，行星齿轮在轴上可以边自转边公转。驱动齿轮轴一端制有螺旋齿，与离合器传动导管内的螺旋槽配合。

第21页：起动机的分类与型号

5．起动机的分类

按直流电动机的不同

（1）电磁式起动机；（2）永磁式起动机。

按啮合机构不同

（1）电磁强制啮合式起动机；（2）电枢移动式起动机；（3）齿轮移动式起动机；（4）惯性啮合式起动机。

按传动机构有无减速装置

（1）非减速起动机；（2）减速起动机。

6．起动机型号

型号依次由产品代号QD、电压等级、功率等级、设计序号和变型代号组成。产品代号中Q表示“起”，D表示“动”。

第22页：点火开关的档位与接线

（五）起动系控制电路：1．主要部件

1）点火开关

点火开关一般由钥匙控制，用导线与蓄电池、起动机及其它用电设备相连。档位有：A—附件；L—锁住；OFF—断开；ON—运行；ST—起动。相应接通的回路包括刮水器与洗涤器、电动门窗、仪表、起动机与点火控制器、点火线圈、空调系统与转向信号灯、交流发电机报警灯等。

第23页：电磁开关的结构

2）电磁开关

电磁开关内的电磁铁是一个使活动铁心运动产生吸引力或保持力的电磁装置，主要由吸引线圈、保持线圈、回位弹簧、可动铁心、接触片等组成。端子C通过点火开关接电源，端子30直接接电源。

第24页：电磁开关的工作过程

电磁开关的工作过程

本页以图示说明电磁开关通电后活动铁心的运动过程：吸引线圈与保持线圈通电产生磁场，吸引可动铁心移动，并通过拨叉推动离合器小齿轮啮入飞轮齿圈，随后接触片接通主电路。

第25页：无起动继电器的控制电路

2．起动系控制电路：1）无起动继电器的控制电路

当点火开关位于起动档时：

• 回路1：蓄电池“＋”→点火开关“ST”→端子50→吸引线圈→端子C→励磁线圈→电枢→搭铁
• 回路2：蓄电池“＋”→点火开关“ST”→端子50→保持线圈→搭铁

动作1：流经吸引线圈和励磁线圈的电流使电机转动，但由于电流较小，电动机低速运转。

动作2：流经吸引线圈和保持线圈的电流使两线圈产生的磁场吸引可动铁芯向右运动，克服回位弹簧作用力，拉动拨叉向右运动，使离合器小齿轮向右移动与飞轮齿圈啮合；此过程中电动机转速低，电枢轴上的螺纹使小齿轮边转动边轴向移动，保证与飞轮平顺啮合。

第26页：起动过程与起动结束的电路变化

起动机工作过程（续）

当小齿轮和飞轮齿圈完全啮合以后，与可动铁芯连在一起的接触片向左运动，与端子30及端子C接触，接通主开关，通过起动机的电流增大、电动机转速升高，电枢轴上的螺纹使小齿轮和飞轮齿圈啮合更牢固。此时吸引线圈两端电压相等，无电流通过；保持线圈产生的磁场力使可动铁心保持在原位不动。

此时电流方向分别为：蓄电池“＋”→点火开关起动开关→端子50→保持线圈→搭铁；蓄电池“＋”→端子30→导电盘→端子C→励磁线圈→电枢绕组→搭铁。

发动机起动以后点火开关从“START”档回到“ON”档，切断端子50上的电压。此时接触片与端子30、端子C仍保持接触，电流为：蓄电池“＋”→端子30→导电盘→端子C→吸引线圈→保持线圈→搭铁，同时经端子C→励磁线圈→电枢→搭铁。由于吸引线圈和保持线圈的电流方向相反，磁场力相互抵消，在复位弹簧作用下可动铁心向左运动，小齿轮与飞轮齿圈脱离，接触片与两个端子断开，切断电动机电流，起动过程结束。

第27页：带起动继电器的控制电路

2）带起动继电器的控制电路

作用：与点火开关配合，控制起动机电磁开关线圈中的电流（约35～40A），以保护点火开关，延长其使用寿命。

第28页：带保护继电器的控制电路

3）带保护继电器的控制电路

作用：保证在发动机运转（发电机正常工作）后，起动机不再通电运行，以防止误操作。

工作过程：①起动时；②起动后；③自停；④防止误起动。

第29页：项目实施环境与起动机就车拆卸

二、项目实施

（一）项目实施环境

起动机若干台、电器万能试验台、常用拆装工具若干套、万用表、游标卡尺、百分表、V型铁、弹簧秤、厚薄规、砂纸、锯片等。

（二）项目实施步骤：1．起动机的结构认识与拆装

就车拆卸起动机时，首先要拆下蓄电池的负极电缆，再拆下与起动机相连的正极电缆，用电工胶带包扎电缆夹；将汽车举升起来，拆开连接到电磁开关端子的导线，为避免重装时发生混淆，最好对导线进行标记。

第30页：起动机的解体步骤

（1）起动机的解体

起动机结构不同，解体的步骤、方法也不相同，进行解体操作时应注意其不同点。解体步骤如下：

1. 拆卸电磁开关总成时，先拆下引线，再拆下电磁开关的固定螺柱，向上拉起开关的顶端，从驱动杆中取出柱塞钩，取下电磁开关。
2. 拆卸起动机磁轭总成，相关零件包括端盖、起动机磁轭、起动机外壳、驱动杆钩。

第31页：拆卸电刷与离合器总成

起动机的解体（续）

3. 拆卸起动机的电刷弹簧，固定电枢轴，拆下电刷。
4. 拆卸离合器总成：固定电枢，用台钳并垫布敲开止动环。

第32页：起动机的正确使用

2．起动机的正确使用与维护：1）起动机的正确使用

1. 汽车起动机使用环境和条件非常苛刻，要经常检查起动机与发动机安装是否良好、起动机电路各连接导线接触是否完好、蓄电池电量是否充足，以保证起动机正常工作。
2. 起动机工作时电流大、转速高、一次消耗蓄电池电量较多，所以每次起动发动机时间不要超过5s，再次起动应间隔2min，使蓄电池电量得以恢复；如果连续第三次起动，应在检查与排除故障的基础上停歇15min以后再起动。频繁、过大的连续电流会使蓄电池使用寿命下降，严重时导致蓄电池报废。
3. 在冬季或低温情况下起动时，应采取保暖措施；商用车辆带手摇起动装置的，可采用手摇起动发动机，严禁在寒冷低温下频繁使用起动机进行冷起动。
4. 发动机起动后，必须立即切断起动控制电路，使起动机停止工作；发动机运转时，严禁旋转起动开关使起动机工作。

第33页：起动机的维护

2）起动机的维护

1. 起动机外部应经常保持清洁，各连接导线特别是与蓄电池相连的导线都应牢固可靠；蓄电池正、负接线柱经长时间使用容易氧化，需在接线柱上涂以凡士林或润滑脂。
2. 汽车每行驶5000～10000公里时，应检查与清洁换向器，擦去换向器表面的碳粉和脏污，还应检查测试电刷的磨损程度以及电刷弹簧张力。
3. 为保证起动机起动时的可靠性，应每年对起动机进行一次解体保养。

对于频繁起动的城市公交车和出租车，要每日对起动系统进行检查，保证起动机正常工作。

第34页：起动机的不解体检测：牵引与保持测试

（1）起动机的不解体检测

1. 牵引测试
2. 保持测试

第35页：驱动齿轮间隙的检查

③驱动齿轮间隙的检查

本页图示驱动齿轮间隙的测量方法，检查驱动齿轮前端与限位螺母之间的间隙是否符合规定值。

第36页：驱动齿轮回位测试与空载测试

④驱动齿轮回位测试

进行驱动齿轮复位试验，检查断电后驱动齿轮能否顺利退回原位。

⑤无负荷测试

起动机的空载测试：检测起动机空转时所消耗的电流、电压和转速，判断内部电路和机械故障。

（3）起动机解体后的检测

起动机解体后，应用直观和借助于器材对各零部件（或小总成）进行全面检验，以鉴定其技术状况是否良好。

第37页：换向器的检测

①换向器的检测

直观检测换向器工作表面，若有轻微烧蚀、拉毛或脏污现象，可用“00”号砂纸打磨（不得用金刚砂修磨），若烧蚀严重应用车床车削修整。

用百分表检测换向器的径向跳动量：跳动量过大会造成换向器与电刷接触不良，出现起动机无法运转或运转无力故障。换向器的径向跳动量不应超过0.03mm，新件标准为0.02mm。

用游标卡尺检测换向器的直径并与标准值比较，若测得直径小于最小值应更换电枢。

第38页：电枢绕组搭铁故障的检测

②电枢绕组的检测：搭铁故障

检测电枢绕组的搭铁故障时，可用万用表10kΩ档分别测量电枢各换向片与电枢轴之间的电阻值；若读数接近于零，说明电枢绕组有搭铁故障。

用电枢感应仪检测时，将电枢置于电枢感应仪的夹紧装置上，把电源开关转到测试位置，用一个测试针接触电枢铁芯，另一个测试针依次接触换向器的各个铜片并观察测试灯：测试灯不亮则为绝缘良好；若某一换向片上测试时灯亮，则该处电枢绕组有搭铁故障。

第39页：电枢绕组短路故障的检测

电枢绕组的检测：短路故障

将电枢放在电器万能试验台电枢检验仪的V型槽上，接通开关，把薄钢片放在电枢铁芯上方的线槽上，同时转动电枢，在每个槽上依次试验。若薄钢片在某槽上发生跳动，则表示该槽内的绕组有短路故障。

注意两种现象：a．若一处两换向片间短路，则会引起四个槽内的绕组出现短路故障，把薄钢片放在被短路的四个绕组的线槽上都会跳动；b．电枢绕组上层导线与下层导线之间有一处短路时，薄钢片放在所有槽上都会有不同程度的跳动。根据实践经验，短路绕组一般出现在跳动较轻的四个槽内。

第40页：定子总成的检测

③定子总成的检测

外部检视励磁绕组是否有烧焦或断路处；若外部检查未发现问题，可用万用表R×1Ω档检查绕组是否断路：两表笔分别接触起动机外壳引线（输入接线柱）与绕组绝缘电刷接头，若测得电阻值为无穷大，说明绕组断路，应予检查或更换。

用万用表R×100kΩ档检查绕组的正极与壳体之间的电阻，电阻值应为无穷大，否则说明绕组与壳体短路，应予检查或更换。

第41页：电刷及电刷架的检测

④电刷及电刷架的检测

• 电刷的高度一般不应低于标准的2/3。
• 电刷的接触面积不应少于75％，并且要求电刷在电刷架内无卡滞现象。
• 用弹簧秤检查电刷压力，普通货车应为12～15N，若压力不足，可反向拨动增加弹力或更换。
• 用万用表或交流试灯检查绝缘刷架绝缘情况和搭铁刷架搭铁情况，均应符合要求。

第42页：单向离合器的检测

⑤单向离合器的检测

将单向离合器总成装到电枢轴上，用手握住电枢轴，当转动单向离合器外座圈时，离合器总成应能沿电枢轴自如滑动。

检查驱动齿轮、花键及飞轮齿圈有无磨损或损坏：在确保驱动齿轮无损坏的情况下，握住单向离合器总成外座圈转动驱动齿轮，应能自由转动，反转时应锁住，否则应更换单向离合器。

第43页：电磁开关的检测

⑥电磁开关的检测

• 用拇指按住电磁开关的活动铁芯，松开手指后，铁芯应能顺畅地返回原位。
• 用万用表测量电磁开关端子50和端子C之间的导通情况，若两端子导通正常，则电磁开关的吸引线圈正常。

第44页：空载试验与注意事项

4．起动机的性能试验

（2）空载试验

检测起动机空转时所消耗的电流、电压和转速，以判断起动机内部电路和机械故障。要求：空转试验时起动机应转速均匀、无异响，换向器无火花，试验时间不得超过1min。

1）注意事项

1. 起动机与蓄电池之间的连接导线截面积要足够大，导线长度要短，其电压降不得超过0.2～0.3V，电路中所有接线柱保持清洁和连接牢固。
2. 空载试验的时间不得超过1min，以免起动机过热而烧坏。
3. 做全制动试验时，制动夹具必须夹牢固，身体避开弹簧秤的夹具，以保证人身安全。
4. 全制动试验时，每次接通电路的时间不得超过5s。

第45页：全制动试验与结果判断

（3）全制动试验

目的：检测起动机全制动时产生的扭矩与消耗的电流、电压，进一步检测起动机内部电路的基本技术状况，还可检验单向离合器是否打滑。

判断：若测得电流、电压低而转矩小，证明电枢绕组或励磁绕组有局部短路或搭铁故障；若测得电流和转矩均小而电压比标准高，故障包括外电路接触不良、电刷与换向器接触不良或电磁开关触点接触不良等；若测得电流和转矩均小、电压也较低，则说明电源线接触不良或蓄电池亏电。如果在全制动试验过程中起动机电枢仍能转动，则证明单向离合器打滑，失去了传递扭矩的能力。

第46页：起动机不转的故障诊断

（1）起动机不转

1）故障现象

将点火开关置于起动档，起动机不转。

2）故障原因

1. 蓄电池存电不足，或连接导线断路、松动或接触不良
2. 起动机电磁开关主触点烧蚀，吸引线圈、保持线圈断路
3. 起动机电枢绕组断路或严重短路
4. 起动机电枢轴弯曲变形，电枢轴与铜套装配过紧，电枢铁芯与磁极擦碰
5. 换向器烧蚀严重，电刷磨损过甚，电刷在刷架内卡死或电刷弹簧老化失弹

3）故障诊断

1. 继电器：短接“电池”与“起动机”，若正常则为继电器故障
2. 电磁开关：短接主接线柱，若正常则为保位线圈故障
3. 若短接时火花过强，为起动机严重短路
4. 起动机火线划火试验，若火花弱，为蓄电池电量不足或导线连接不好

第47页：外啮合式减速起动机

三、拓展知识：1．外啮合式减速起动机

本页图示外啮合式减速起动机的结构，其减速齿轮位于电枢轴与驱动齿轮轴之间，采用外啮合方式传递并增大转矩。

第48页：内啮合式减速起动机

2．内啮合式减速起动机

本页图示内啮合式减速起动机的结构，其减速装置采用内齿圈与电枢轴齿轮内啮合的方式实现减速增矩。

第49页：行星齿轮啮合式减速起动机

3．行星齿轮啮合式减速起动机

本页图示行星齿轮啮合式减速起动机的结构，由太阳轮、行星轮与内齿圈组成减速装置，结构紧凑、减速比大。