起動(dòng)機(jī)的構(gòu)造與工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)基本構(gòu)造如圖：

一、起動(dòng)機(jī)的組成分類(lèi)和型號(hào)

1、組成：

直流電動(dòng)機(jī)－－產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩

傳動(dòng)裝置（嚙合機(jī)構(gòu)）－－起動(dòng)時(shí)，嚙合傳動(dòng)；起動(dòng)后，打滑脫開(kāi)

控制裝置（電磁開(kāi)關(guān)）－－接通、切斷電動(dòng)機(jī)與蓄電池之間的電路

2、分類(lèi)

（1）按控制裝置分為：

直接操縱式

電磁操縱式

（2）按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的嚙合方式分為：

慣性嚙合式－－已淘汰

強(qiáng)制嚙合式－－工作可靠、操縱方便、廣泛應(yīng)用

電樞移動(dòng)式－－結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，大功率柴油車(chē)

齒輪移動(dòng)式－－電磁開(kāi)關(guān)推動(dòng)嚙合桿

減速式－－質(zhì)量體積小，結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜

3、型號(hào)

（1）產(chǎn)品代號(hào)：

qd－－表示起動(dòng)機(jī)

qdj－－表示減速起動(dòng)機(jī)

qdy－－表示永磁起動(dòng)機(jī)

（2）電壓等級(jí)：1－12v；2－24v

（3）功率等級(jí)：1－0~1kw；2－1~2kw ;9－8~kw

（4）設(shè)計(jì)序號(hào)

（5）變型代號(hào)：拼音大寫(xiě)字母表示，多表示電氣參數(shù)的變化

qd1225－－12v，1~2kw，第25次設(shè)計(jì)，普通式起動(dòng)機(jī)

二、發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和工作特性

1、發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)有：

（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

（2）最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速

（3）起動(dòng)功率

（4）起動(dòng)極限溫度

A.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

起動(dòng)機(jī)要有足夠大的轉(zhuǎn)矩來(lái)克服發(fā)動(dòng)機(jī)初始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的各種阻力。

起動(dòng)阻力包括：

（1）摩擦阻力矩

（2）壓縮阻力矩

（3）慣性阻力矩

B.最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速

（１）在一定溫度下，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)的最低曲軸轉(zhuǎn)速。汽油機(jī)一般約為50~70r/min，最好70~100 r/min以上。

（２）起動(dòng)機(jī)傳給發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要大于發(fā)動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速：

若低于這個(gè)轉(zhuǎn)速，汽油泵供油不足，氣流速度過(guò)低，可燃混合氣形成不充分，還會(huì)使壓縮行程的散熱損失和漏氣損失增加，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。

C.起動(dòng)功率

起動(dòng)機(jī)所具有的功率應(yīng)和發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)所必需的起動(dòng)功率相匹配。

而蓄電池的容量與起動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)成正比

p=(450~600）p/u

D.起動(dòng)極限溫度

當(dāng)環(huán)境溫度低于起動(dòng)極限溫度時(shí)，應(yīng)采取起動(dòng)輔助措施：

（1）加大蓄電池容量

（2）進(jìn)氣加熱

（3）電噴車(chē)低溫補(bǔ)償

2、起動(dòng)機(jī)的工作特性

（1）起動(dòng)機(jī)工作特性圖

(2）分析

當(dāng)i=0時(shí)，m=0，所以，p=0，轉(zhuǎn)速n達(dá)到最大，n=nmax（起動(dòng)機(jī)空載）；

當(dāng)i=imax時(shí)，n=0，所以，p=0，輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大m=mmax（起動(dòng)機(jī)制動(dòng)）。

空載和制動(dòng)的工作情況，常用來(lái)檢驗(yàn)起動(dòng)機(jī)的故障：

空載時(shí)轉(zhuǎn)速低于規(guī)定值，同時(shí)電流大，說(shuō)明有機(jī)械故障；

制動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，電源電壓和電流正常，轉(zhuǎn)矩下降，有電路故障

3、影響起動(dòng)機(jī)工作特性的因素

（1）蓄電池的容量和充電情況

容量大，充電充足，內(nèi)阻小，供給起動(dòng)機(jī)電流大，起動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、制動(dòng)力矩都大。

（2）起動(dòng)電路的電阻影響

起動(dòng)機(jī)內(nèi)部電阻和起動(dòng)線路電阻越大，起動(dòng)機(jī)得輸出功率、轉(zhuǎn)速、制動(dòng)力矩均會(huì)降低。

（3）環(huán)境溫度的影響

環(huán)境溫度低時(shí)，起動(dòng)性能不好。

三、通用型起動(dòng)機(jī)的構(gòu)造

四、直流電動(dòng)機(jī)

1、概述

在現(xiàn)代汽車(chē)中，普遍采用電力起動(dòng)，它以蓄電池為電源，以直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)傳動(dòng)裝置和控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。它在工作時(shí)有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：

一是扭矩大；

二是工作時(shí)間短。

2、直流串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

（1） 作用－－產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

（2） 要求－－零件的機(jī)械強(qiáng)度高，電路電阻小。

（3） 組成：

1、電樞

產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)如下圖：

電樞線圈是用扁銅線繞成，較粗且匝數(shù)少；電樞軸中部位置制有螺旋齒槽，用以裝置嚙合器，有些起動(dòng)機(jī)除兩端裝有襯套外，中間還裝有支承襯套。為了防止軸向竄動(dòng)，軸的前端制有槽，用于裝置鎖板機(jī)構(gòu)，軸的后端制有槽，用于裝置止動(dòng)擋圈及彈性檔圈。

2、磁極

由外殼、磁極、磁場(chǎng)線圈等部分組成。外殼內(nèi)壁裝有四個(gè)磁極（有些是二個(gè)磁極），在其上面裝有磁場(chǎng)線圈，相對(duì)的是同極，相鄰的是異極。磁場(chǎng)線圈用扁而粗的銅線（或小銅線并聯(lián)的方法）繞成。磁場(chǎng)線圈采用串聯(lián)或并聯(lián)，一端與外殼上的絕緣接柱（即磁場(chǎng)接柱）相連，另一端與正電刷相連。

3、電刷組件：

用銅粉和碳粉（或石墨）壓制而成。一般有四個(gè)，相對(duì)的電刷為同極。兩個(gè)負(fù)電刷搭鐵，兩個(gè)正電刷接磁場(chǎng)線圈，它們?cè)趬夯傻淖饔孟戮o密地與換向器接觸。

三、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理

將通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中，導(dǎo)線會(huì)在磁場(chǎng)力的作用下做有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)（其運(yùn)動(dòng)方向可以用電動(dòng)機(jī)左手定則來(lái)判斷），這是直流電動(dòng)機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的基本道理。

直流電動(dòng)機(jī)工作原理：

上圖是最簡(jiǎn)單的直流電動(dòng)機(jī)，它由磁場(chǎng)、電樞線圈、換向器和電刷等機(jī)件組成。當(dāng)線圈在垂直位置時(shí)，如圖（a），電刷不與換向器接觸，線圈中沒(méi)有電流通過(guò)，因此電樞線圈不轉(zhuǎn)動(dòng)。如將電樞線圈稍向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)一些，如圖（b），換向器片分別與兩電刷接觸，線圈中有電流通過(guò)，其方向是從線圈i邊流入，從ⅱ邊流出。根據(jù)左手定則可以判定，線圈i邊向下運(yùn)動(dòng)，ⅱ邊向上運(yùn)動(dòng)，電樞線圈向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到如圖（c）的位置時(shí)，換向器片不與電刷接觸，線圈中無(wú)電流通過(guò)，此時(shí)，電樞線圈在慣性作用下轉(zhuǎn)過(guò)這個(gè)位置。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)垂直位置時(shí)，換向器片又與兩電刷接觸，如圖（d）所示。但此時(shí)換向器片已經(jīng)調(diào)換了位置。因此電流從線圈ⅱ邊流入，從i邊流出。根據(jù)左手定則可以判定，線圈i邊向上運(yùn)動(dòng)，ⅱ邊向下運(yùn)動(dòng)，電樞線圈仍向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。這樣，使電流不斷地通入線圈，線圈便按一定方向繼續(xù)不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。

一個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)，雖能旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)動(dòng)力量小，轉(zhuǎn)速也不穩(wěn)定，而且在圖（a，c）的位置時(shí)不能轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，實(shí)際使用的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)都是由較多的線圈和配有相應(yīng)換向片構(gòu)成，同時(shí)采用多對(duì)電磁鐵來(lái)產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)。但其工作原理還是一樣的。

四、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)節(jié)特性

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩m取決于磁通φ、

電樞電流ia的乘積，即

m= cmφia

其中cm－電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)

1、反電動(dòng)勢(shì)

直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電樞轉(zhuǎn)速、電樞電流、電磁轉(zhuǎn)矩均會(huì)自動(dòng)的作相應(yīng)的變化，以滿足不同負(fù)載的需要。其原理如下：

通電的線圈在磁場(chǎng)中受力而轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的線圈切割磁力線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的方向和線圈電流方向相反，電動(dòng)勢(shì)的大小為：

e反=ceφn

其中，ce－－電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)；φ－－磁極磁通；n－－電樞轉(zhuǎn)速。

２、電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電壓平衡方程式為：

ub=e反+iara

該公式稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)一體公式

即電動(dòng)機(jī)在一定條件下可以變成發(fā)電機(jī)，用于電機(jī)制動(dòng)和儲(chǔ)能

3、轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程

電樞電流為：ia=（ub- e反）/ra

分析：

當(dāng)負(fù)載↓→軸上阻力矩↓→電樞轉(zhuǎn)速↑→e反↑→ia↓→電磁轉(zhuǎn)矩↓→直至電磁轉(zhuǎn)矩減至與阻轉(zhuǎn)矩相等→電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載以較高轉(zhuǎn)速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)；

當(dāng)負(fù)載↑→軸上阻力矩↑→電樞轉(zhuǎn)速↓→e反↓→ia↑→電磁轉(zhuǎn)矩↑→直至電磁轉(zhuǎn)矩增至與阻轉(zhuǎn)矩相等→電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載以較低轉(zhuǎn)速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

五、傳動(dòng)裝置（嚙合機(jī)構(gòu)－－離合器）

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，使起動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒環(huán)嚙合，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給飛輪；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，自動(dòng)切斷動(dòng)力傳遞，防止電動(dòng)機(jī)被發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，超速旋轉(zhuǎn)而破壞。起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪與曲軸飛輪齒環(huán)之間的傳動(dòng)比很大，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中設(shè)置了單向離合器，起動(dòng)時(shí)傳遞斷聯(lián)系。外形見(jiàn)下圖。

嚙合器（離合器）

嚙合器有多種型式，通常汽車(chē)起動(dòng)機(jī)上普遍采用超越式嚙合器。

嚙合器的構(gòu)造如下圖所示，主要由起動(dòng)齒輪（小齒輪），單向滑輪，傳動(dòng)導(dǎo)管、推入彈簧和套筒等部分組成。

超越式嚙合器

單向滑輪

單向滑輪的構(gòu)造如下圖所示，圖形外座圈2與傳動(dòng)導(dǎo)管1的一端固裝在一起，外座圈內(nèi)部制成“+”字形空腔。起動(dòng)齒輪7的尾部成圓柱形，伸在外座圈的空腔內(nèi)，使四周形成四個(gè)楔形的小腔室，內(nèi)裝有滾柱。在楔形腔室較寬的一邊的座圈孔內(nèi)，還裝有彈簧4和壓帽5，平時(shí)彈簧經(jīng)壓帽將滾柱壓向楔形室較窄的一面?；喭獍F殼6，起密封和保護(hù)作用。為增加承載能力，現(xiàn)單向滑輪內(nèi)常制有五個(gè)腔室，采用扁形彈簧，不需鉆孔和壓帽。

滾柱式單向離合器

1-驅(qū)動(dòng)齒輪；2-外殼；3-十字塊；4-滾柱；5-壓帽彈簧；6-墊圈；7-護(hù)蓋；8-花鍵套筒；9-彈簧座；10-嚙合彈簧；11-撥環(huán)；12-卡簧

單向滑輪的工作如下圖：

1、飛輪2、起動(dòng)齒輪 3、外座圈 4、起動(dòng)齒輪尾部 5、滾柱 6、壓帽 7、彈簧

離合器的作用是：①在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，將起動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力傳給飛輪，以帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)；②當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，迅速將發(fā)動(dòng)機(jī)與起動(dòng)機(jī)間的動(dòng)力切斷，避免起動(dòng)機(jī)超速旋轉(zhuǎn)而損壞。

離合器的工作情況如下：

當(dāng)傳動(dòng)叉撥動(dòng)套筒，推動(dòng)單向離合器向后移動(dòng)而使起動(dòng)齒輪和飛輪環(huán)齒嚙合時(shí)，起動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)便把電路接通，電樞開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，它帶動(dòng)單向滑輪的外座圈轉(zhuǎn)動(dòng)。在外座圈內(nèi)壁的摩擦力作用下，滾柱向楔形腔室窄的一邊滾動(dòng)，緊緊地卡在外座圈和起動(dòng)齒輪尾部之間，從而起動(dòng)齒輪同起動(dòng)機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)飛輪。

   當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，起動(dòng)齒輪被飛輪帶著超速旋轉(zhuǎn)。它的轉(zhuǎn)速高于電樞轉(zhuǎn)速，此時(shí)，起動(dòng)齒輪尾部帶動(dòng)滾柱克服彈簧的張力，使?jié)L柱向楔形腔室較寬的一邊滾動(dòng)，于是滾柱在起動(dòng)齒輪尾部與外座圈間發(fā)生滑摩，導(dǎo)致起動(dòng)齒輪和外座圈以及電樞脫離聯(lián)系，此時(shí)僅起動(dòng)齒輪隨飛輪旋轉(zhuǎn)，從而避免了電樞超速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線在強(qiáng)離心力作用下甩出的危險(xiǎn)。

滾柱式單向離合器

優(yōu)缺點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，成本低；

軸向尺寸長(zhǎng)，適用于大功率起動(dòng)機(jī)。

摩擦片式離合器構(gòu)造

六、控制裝置（電磁開(kāi)關(guān)）

電磁開(kāi)關(guān)主要由電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)和磁力線圈組成，見(jiàn)下圖中虛線部分所示。電磁開(kāi)關(guān)殼體的前部，裝有電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)的c和30接線柱和磁力線圈50接柱，活動(dòng)觸盤(pán)裝在觸桿上，與觸桿上的機(jī)件絕緣，起動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，在回位彈簧的作用下，使觸盤(pán)與觸點(diǎn)保持分開(kāi)狀態(tài)。

電磁開(kāi)關(guān)構(gòu)造（虛線部分）

控制裝置作用

控制裝置的作用是控制驅(qū)動(dòng)齒輪和飛輪的嚙合與分離；

控制電動(dòng)機(jī)電路的接通與切斷。常用的裝置有機(jī)械式和電磁式

汽車(chē)上廣泛使用電磁式控制裝置（電磁開(kāi)關(guān)）。

qd124型起動(dòng)機(jī)電磁控制裝置構(gòu)造如下圖

磁力線圈的作用

磁力線圈的作用:是用電磁力來(lái)操縱嚙合器和電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)工作的。磁力線圈由導(dǎo)線粗、匝數(shù)少的拉動(dòng)線圈和導(dǎo)線細(xì)，匝數(shù)多的保持線圈組成。拉動(dòng)線圈的兩端分別接在c和50接柱上。保持線圈的兩端分別接在50接柱和搭鐵上。引鐵活裝在電磁開(kāi)關(guān)引鐵套內(nèi)，引鐵尾部裝有連接鉤，與傳動(dòng)桿上部相連，有些連接鉤可以借其螺紋進(jìn)行調(diào)整。

七、減速起動(dòng)機(jī)的構(gòu)造：

主要由電磁嚙合開(kāi)關(guān)，減速齒輪，電動(dòng)機(jī)、起動(dòng)齒輪（小齒輪）及單向嚙合器等部分組成

1、傳動(dòng)殼（后端蓋） 2、嚙合器及怠速齒輪 3、鋼珠 4、回位彈簧5、電磁開(kāi)關(guān) 6、螺栓8 、電樞 7 、起動(dòng)機(jī)外殼（軛） 9、電刷架 10、電動(dòng)機(jī)前端蓋11、氈墊圈 12、軛及電樞 13、拉緊螺栓

減速起動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)起動(dòng)機(jī)一樣，都是串激式起動(dòng)機(jī)，它們的結(jié)構(gòu)大體相似。但是，減速起動(dòng)機(jī)具有以下顯著特點(diǎn)：

①動(dòng)力輸出結(jié)構(gòu)分為電樞軸和傳動(dòng)軸兩部分。電樞軸兩端用滾珠軸承支承，負(fù)荷分布均勻，使用時(shí)間長(zhǎng)，不易磨損，電樞較短，不易出現(xiàn)電樞軸彎曲，磨壞磁場(chǎng)繞組的情況。

減速起動(dòng)機(jī)圖

②采用了減速裝置，在轉(zhuǎn)子和起動(dòng)齒輪之間，安裝有減速齒輪，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳遞給起動(dòng)齒輪的扭距就會(huì)增大。利用電磁開(kāi)關(guān)，使得承擔(dān)電動(dòng)機(jī)（經(jīng)減速齒輪后）的動(dòng)力輸出是起動(dòng)齒輪和起動(dòng)齒輪軸，而嚙合器部分不動(dòng)。輸出功率小的起動(dòng)機(jī)，常采用外嚙合方式，輸出功率大的起動(dòng)機(jī)采用內(nèi)嚙合方式。

③減速起動(dòng)機(jī)采用電磁開(kāi)關(guān)操縱，有些備有輔助開(kāi)關(guān)（或稱(chēng)副開(kāi)關(guān)）。它的作用是防止燒壞電磁開(kāi)關(guān)和電門(mén)（起動(dòng)）開(kāi)關(guān)。分級(jí)接通電源，大大降低了起動(dòng)機(jī)損壞的可能性，從而延長(zhǎng)了起動(dòng)機(jī)的使用壽命。

減速裝置

在電動(dòng)機(jī)的電樞軸和輸出軸之間，設(shè)置了齒輪減速裝置。

1）作用：通過(guò)轉(zhuǎn)矩的倍增作用，使起動(dòng)機(jī)的輸出特性適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求。齒輪減速比一般為3～5。

2）結(jié)構(gòu)型式：見(jiàn)上圖

減速裝置齒輪結(jié)構(gòu)形式

（1）外嚙合齒輪減速器；

（2）內(nèi)嚙合齒輪減速器；

（3）行星齒輪減速器。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制裝置

1）減速起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)裝置（單向離合器）

仍采用滾柱式單向離合器，結(jié)構(gòu)形式和普通起動(dòng)機(jī)相同，但耐沖擊要求提高了。

2）減速起動(dòng)機(jī)的控制裝置

電磁開(kāi)關(guān)和普通起動(dòng)機(jī)相同。但單向離合器的操縱有兩種型式：

（1）撥叉式：和普通起動(dòng)機(jī)相同，用在行星減速機(jī)構(gòu)上。

（2）直動(dòng)齒輪式：驅(qū)動(dòng)齒輪和引鐵裝在一起，用在平行軸外嚙合式減速機(jī)構(gòu)上

（3）減速起動(dòng)機(jī)的體積和重量大約是傳統(tǒng)起動(dòng)機(jī)的一半，節(jié)約了原材料，同時(shí)拆裝修理很方便。

（4）減速起動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)與傳統(tǒng)的起動(dòng)機(jī)一樣，但磁場(chǎng)線圈繞組常采用小導(dǎo)線多根半聯(lián)的方法，電樞繞組的繞法雖與傳統(tǒng)的原理相同，但制造工藝先進(jìn)。