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任务二 启动机
　　用电力启动机已成为现代汽车唯一的启动方式。电力启动机简称启动机，它由直流电动机、传动机构、控制机构等组成，如下图所示。

启动机的组成
任务二 启动机
一、直流电动机
　　电枢是直流电动机的转子部分，用来在启动机通电时，与磁场相互作用而产生电磁转矩。如图下所示，电枢总成由换向器铁芯、绕组和电枢轴组成。电枢铁芯由外圆带槽的硅钢片叠成，压装在电枢轴上；电枢轴绕组一般采用较粗的矩形截面积的裸铜线绕制而成，并且多采用波绕法，以便结构紧凑，并可通过较大的电流，获得较大的电磁力矩。由于绕组嵌装在硅钢片的槽中，为了防止电枢绕组搭铁和匝间短路，在电枢绕组与铁芯之间电枢绕组之间，用绝缘性能良好的绝缘纸隔开。高速时，为了避免电枢绕组由于离心力的作用而甩出，在铁芯槽口的两侧用轧纹将绕组压紧。
1-换向器
2-铁芯
3-绕组
4-电枢轴
电枢总成
任务二 启动机
一、直流电动机
　　换向器的结构如下图所示，它由一定数量的燕尾形铜片组成，并用轴套和压环组装成一个整体，压装在电枢轴上。各铜片之间以及铜片与轴套、压环之间用云母或塑料片绝缘。电枢轴绕组各线圈的两端焊接接在相应铜片的接线凸缘上，经过绝缘电刷和搭铁电刷分别与启动机磁场绕组一端和启动机壳体连接。电枢轴除了铁芯和换向器外，还制有螺旋槽或花键槽，以便安装传动装置。电枢轴两端通过轴承支撑在启动机前、后端盖上。
1-铜片
2-轴套
3-压环
4-接线凸缘
换向器
任务二 启动机
二、传动机构
1、传动机构的作用
　　如下图所示，在启动时，它保证启动机的动力能够通过飞轮传递给曲轴；启动完毕，发动机开始工作时，立即切断动力传递路线，使发动机不会反过来驱动启动机以高速旋转，防止启动机超速过多而损坏。为此，启动机的传动机构中必须具有超速保护装置。
传动机构结构
任务二 启动机
二、传动机构
2、传动机构的类型
　　车用启动机也称为啮合机构，有如下类型：
　　（1）惯性啮合式启动机：惯性啮合式启动机的离合器靠惯性力的作用产生轴向移动，使驱动齿轮啮入或退出飞轮齿圈。由于可靠性差，现代汽车已不再使用。
　　（2）强制啮合式启动机：强制啮合式启动机靠人力或电磁力经拨叉推移离合器，强制性地使驱动齿轮啮入或退出飞轮齿圈。因其具有结构简单，动作可靠，操纵方便等优点，故被现代汽车普遍采用。
　　（3）电磁啮合式（电枢移动式）启动机：电磁啮合式启动机靠电动机内部辅助磁极的电磁力，吸引电枢作轴向移动，将驱动齿轮啮入飞轮齿圈，启动结束后再由回位弹簧使电枢回位，让驱动齿轮退出飞轮齿圈。所以，又称电枢移动式启动机，多用于大功率柴油机。
任务二 启动机
二、传动机构
3、超速保护装置
　　超速保护装置式启动机驱动齿轮与电枢轴之间的离合结构，也称单向离合器。
　　常用的单向离合器有滚柱式、弹簧式、摩擦片式等多种形式。
任务二 启动机
二、传动机构
3、超速保护装置
　　（1）滚柱式单向离合器
　　如下图所示为滚柱式单向离合器结构组成图及工作原理图。它是通过改变滚柱在楔形槽中的位置实现接合和分离的。主要由驱动齿轮、外座圈、内座圈、滚柱、柱塞、花键套筒和弹簧组成。驱动齿轮与外座圈联成一体，花键套筒与内座圈连成一体，并通过花键套装在启动机电枢的延长轴上。
1-驱动齿轮；2-外座圈
3-内座圈；4-滚柱
5-柱塞；6-花键套筒
7-弹簧；8-飞轮齿圈
9-移动衬套；10-传动套筒
11-卡簧；12-垫圈
　滚柱单向离合器零件分解图
任务二 启动机
二、传动机构
3、超速保护装置
（1）滚柱式单向离合器
　　接通启动开关启动发动机时，启动机的电枢轴连通内座圈按图所示的箭头方向旋转。由于摩擦力和弹簧张力的作用，滚柱被带到内、外座圈之间的楔形槽窄的一端，将内、外座圈联成一体，于是电枢轴的转矩通过内座圈、楔紧的滚柱传递到外座圈和驱动齿轮，驱动齿轮与电枢轴一起旋转使发动机启动。
启动时
启动后
任务二 启动机
二、传动机构
3、超速保护装置
（1）滚柱式单向离合器
　　发动机启动后，曲轴转速升高，飞轮齿圈将带着驱动齿轮高速旋转。虽然驱动齿轮的旋转方向没有改变，但它由从动齿轮变为主动齿轮。如）所示，当驱动轮和外座圈的转速超过内座圈和电枢轴的转速时，在摩擦力的作用下，滚柱克服弹簧张力的作用滚向楔形槽宽的一端，使内外座圈脱离联系而自由的相对运动，高速旋转的驱动齿轮与电枢轴脱开，防止电动机超速。
滚柱式单向离合器工作时属于线接触传力，所以不能传递大转矩，一般用在小功率（2kW以下）的启动机上，否则滚柱易变形、卡死，造成单向离合器分离不彻底。由于它结构简单，目前广泛用于汽油发动机上。
任务二 启动机
二、传动机构
3、超速保护装置
　　（2）弹簧式单向离合器
　　如下图所示为弹簧式离合器的结构。它安装在电枢的延长轴上，驱动齿轮的右端空套在花键套筒左端的外圆面上，两个扇形块装入驱动齿轮右端相应的缺口中，并深入花键套筒左端的环槽内，使驱动齿轮与花键套筒之间，既可以一起做轴向移动，又可以相对滑转。离合器弹簧在自由状态下的内径小于齿轮和花键套筒相应外圆面的外径，在安装状态下弹簧紧套在外圆面上，弹簧和护套之间由间隙。
1-衬套
2-启动机驱动齿轮
3-限位套；4-扇形块
5-离合弹簧；6-护套
7-花键套筒；8-缓冲弹簧
9-滑套；10-卡环
11-电枢延长轴
弹簧式单向离合器的结构
任务二 启动机
二、传动机构
（2）弹簧式单向离合器
　　启动时，启动机的电枢轴带动花键套筒旋转，使弹簧有收缩的趋势，弹簧被箍紧在相应外圆面上。于是，启动机的转矩靠弹簧与外圆面之间的摩擦传递给驱动齿轮，通过飞轮外齿带动曲轴旋转，使发动机启动。发动机一旦启动，驱动齿轮的转速超过花键套筒转速，弹簧张开，驱动齿轮在花键套筒上滑转，与电枢轴脱开，防止电动机超速。
　　弹簧式单向离合器具有结构简单、寿命长、成本低等特点。因扭力弹簧圈数较多，轴向尺寸较大，多用于大中型启动机。

3、超速保护装置
任务二 启动机
二、传动机构
3、超速保护装置
　　（3）摩擦片单向离合器
　　结构如下图，结构较复杂，在大功率启动机上应用比较广泛。
　　驱动齿轮与离合器的外接合毂成一体，内接合毂靠三线螺旋花键套装在花键套筒的左端，花键套筒则通过内螺旋花键套装在电枢轴的花键部分，主动摩擦片的内圆有4个凸起，嵌入内接合毂外圆的4个直槽中。从动摩擦片的外圆有4个凸起，嵌入外接合毂内圆的4个直槽中。摩擦片之间的压力可通过调整垫圈调整。接通启动开关启动发动机时，启动机的电磁转矩通过电枢轴传递给花键套筒。由于内接合毂与花键套筒之间的转速差，内接合毂沿花键套筒左移，将从动片与主动片压紧使外接合毂与内接合毂连成一体，即驱动齿轮与电枢轴连成一体，启动机的转矩通过驱动齿轮和飞轮传递给曲轴，使发动机启动。
　　发动机启动后，飞轮带着驱动齿轮和外接合毂高速旋转，外接合毂的转速超过电枢轴和花键套筒的转速，内接合毂沿花键右移，从动片与主动片分开，使驱动齿轮与电枢轴脱开，防止发动机超速。
任务二 启动机
二、传动机构
3、超速保护装置
　　（3）摩擦片单向离合器
　
摩擦片单向离合器结构
1-启动驱动齿轮；2-螺母
3-弹性垫圈；4-压环
5-调整垫圈；6-从动摩擦片
7-卡环；8-主动摩擦片
9-内接合毂；10-花键套筒
11-滑套；12-卡环
13-弹簧；14-限位块
结构图
零件分解图
任务二 启动机
三、控制机构
　　启动机的控制机构也称操纵机构，其作用是控制启动机主电路的通与断和驱动齿轮的啮合与退回。
　　启动机的控制机构分为直接操纵式和电磁操纵式两种。直接操纵式控制机构检修方便，且不消耗电能，有利于提高启动转速。但驾驶员劳动强度大，不易远距离操作，目前已很少使用。
任务二 启动机
三、控制机构
　　电磁操纵式机构，俗称电磁开关，使用方便，工作可靠，并适合远距离操纵，目前应用广泛，如下图所示。
1-单向离合器；2-回位弹簧
3-拨叉；4-活动铁芯
5-保持线圈；6-吸拉线圈
7-接线柱；8-启动按钮
9-总开关；10-熔断器
11-黄铜套；12-挡铁
13-接触盘；14、15-接触点
16-蓄电池
　电磁操纵式控制机构示意图
任务二 启动机
三、控制机构
　　作为操纵元件的活动铁芯由驾驶员用开关通过电磁线圈进行控制。多数启动机的电磁线圈由保持线圈和吸拉线圈两部分组成，即使活动铁芯移动有力，驱动齿轮啮合容易，又可以提高启动机转速。接触点和接触盘组成主开关。黄铜套上绕有吸拉线圈和保持线圈，两线圈的绕向相同，吸拉线圈和电动机电枢绕组串联，保持线圈的一端搭铁，另一端与吸拉线圈接在同一接线柱上；黄铜套内由活动铁芯和挡铁，活动铁芯的后端与拨叉的上端相连，挡铁是固定不动的，其中心孔内穿有推杆，推杆端部的接触盘用以接触启动机的主电路。拨叉通过销钉支撑在启动机上，拨叉下端插入单向离合器的衬套中。
　
任务二 启动机
三、控制机构
　　启动发动机时，接通总开关，按下启动按钮，吸拉线圈和保持线圈的电路被接通，其电流通路为：蓄电池正极→主接线柱→电流表→总开关→启动按钮→接线柱→吸拉线圈→主接线柱→电动机保持线圈→搭铁→蓄电池负极。发动机启动后，在松开启动按钮的瞬间，吸拉线圈和保持线圈是串联关系，两线圈所产生的磁通方向相反，互相抵消，于是活动铁芯在复位弹簧的作用下迅速回位，使驱动齿轮退出啮合，接触盘在其右端小弹簧的作用下脱离接触，主开关断开，切断了启动机的主电路，启动机停止运转。
任务二 启动机
三、控制机构
　　电磁操纵式控制机构的启动开关通常与点火开关制成一体，为了减小流过点火开关的电流，防止点火开关的早期损坏，有些启动机的控制电路中接有继电器。具有启动继电器的启动电路，如下图所示，组合继电器由启动继电器和充电继电器组成，它利用发动机中心点电压，在发动机启动后还未断开启动开关时，自动停止启动机的工作，如下图所示。
１-启动继电器
2-启动开关
3-启动机
具有启动机继电器的启动电路
任务二 启动机
三、控制机构
解放CA1091型汽车发动机具有组合继电器的启动电路
1-组合继电器
2-启动继电器
3-充电继电器
4-充电继电器线圈
5-点火开关；6-点火线圈
7-断电器触点；8-发动机
9-电流表；10-启动机
任务二 启动机
四、永磁启动机
　　以永磁材料作为磁极的启动机，称为永磁启动机。它取消了传统启动机中的励磁绕组和磁极铁芯，使启动机的结构简化，体积和质量大大减小，可靠性提高，并节省了金属材料。下图为永磁减速启动机的示意图。
1-驱动齿轮
2-单向离合器
3-传动叉；
4-复位弹簧
5-吸拉线圈
6-保持线圈
7-启动开关
8-电枢；9-磁极
10-行星齿轮减速器
永磁减速启动机结构示意图
思考题
1、启动系的作用。
2、启动预热装置种类及特点。
3、启动机结构组成。
项目八 发动机启动系统

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