1.任务描述

分别用有故障的和性能良好的起动机进行分解、检测、装配及调整训练。

2.教学目标

（1）能力目标

1）能进行起动机的分解、检测装配及调整、试验。

2）会起动系统控制电路的接线。

3）会看起动机工作特性图。

4）会使用万用表、通用工具；会使用卡尺、塞尺等量具。

（2）知识目标

1）熟悉直流电动机的工作原理。

2）掌握通用型起动机的构造。

3）了解起动机的分类。

4）掌握起动机的工作特性。

5）了解影响起动机工作特性的因素。

6）仪器仪表、量具、设备的构造、基本原理及使用注意事项。

3.相关知识

（1）直流电动机的基本工作原理

将通电导线放入磁场中，导线会在磁场力的作用下做有规律的运动（其运动方向可以用电动机左手定则来判断），这是直流电动机能够转动的基本道理。

（2）通用型起动机的构造

起动机主要由直流电动机、控制装置（电磁开关）、传动装置（啮合机构）3部分构成，如图4-1所示。

1）直流电动机构造

直流电动机主要是产生电磁转矩，由电枢、磁极、电刷组件等几部分构成。

①电枢

电枢的作用是产生电磁转矩。电枢线圈是用扁铜线绕成，较粗且匝数少；电枢轴中部位置制有螺旋齿槽，用以装置啮合器，有些起动机除两端装有衬套外，中间还装有支承衬套。为了防止轴向窜动，轴的前端制有槽，用于装置锁板机构，轴的后端制有槽，用于装置止动挡圈及弹性挡圈。

②磁极

磁极的作用是产生磁场。由外壳、磁极、磁场线圈等部分组成。

外壳内壁装有四个磁极（有些是二个磁极），在其上面装有磁场线圈，相对的是同极，相邻的是异极。磁场线圈用扁而粗的铜线（或小铜线并联的方法）绕成。磁场线圈采用串联或并联，一端与外壳上的绝缘接柱（即磁场接柱）相连，另一端与正电刷相连。

③电刷组件

用铜粉和炭粉（或石墨）压制而成。一般有四个，相对的电刷为同极。两个负电刷搭铁，两个正电刷接磁场线圈，它们在压簧的作用下紧密地与换向器接触。

2）传动装置（啮合机构——单项离合器）

传动装置（啮合机构）在发动机起动时，使起动机的驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合，将电动机的转矩传给飞轮；发动机起动后，自动切断动力传递，防止电动机被发动机带动，超速旋转而破坏。起动机驱动齿轮与曲轴飞轮齿环之间的传动比很大，在传动机构中设置了单向离合器，起动时传递动力。

3）控制装置（电磁开关）

控制装置（电磁开关）用于接通、切断电动机与蓄电池之间的电路，主要由电动机开关和磁力线圈组成。电磁开关壳体的前部装有电动机开关的30接线柱和磁力线圈50接柱，活动触盘装在触杆上，与触杆上的机件绝缘，起动机不工作时，在回位弹簧的作用下，使触盘与触点保持分开状态。

控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮的啮合与分离；控制电动机电路的接通与切断。常用的装置有机械式和电磁式。汽车上广泛使用电磁式控制装置（电磁开关）。

（3）起动机的分类

1）根据传动装置不同的分类

在所有的起动机构中，电动机一般没有太大的差别，而传动装置和控制装置有很大差别。所以，起动机的分类一般是按传动装置和控制方法不同来分类的。根据传动装置不同，起动机可分为以下三类。

①啮合式

啮合式起动机的驱动齿轮靠惯性力啮入飞轮齿圈，起动后驱动齿轮又靠惯性力自动与飞轮齿圈分离。但是这种形式的传动结构不能传递大的转矩，可靠性比较差，所以现在已很少使用了。

②电枢移动式

电枢移动式起动机靠起动机内部磁极的电磁力，使起动机电枢做轴向运动，将驱动齿轮啮入飞轮齿圈。发动机起动后，电枢回位，带动齿轮脱离啮合。这种形式的起动机多用于大功率柴油机上。

图4-1 起动机的组成 1—直流电动机 2—传动装置 3—控制装置

③强制啮合式

强制啮合式起动机靠人力或电磁力操纵，强制拨动驱动齿轮啮入和脱出飞轮齿圈。这种起动机结构简单、工作可靠、操纵方便，被广泛采用。

2）超越离合器起动机的种类

现代汽车使用的起动机多是采用超越离合器的起动机，这类超越离合器起动机现在被广泛使用，这类起动机有4种。

①直接起动式起动机

目前最常用的起动机是电磁开关驱动的直接起动式起动机。

当点火开关拧到“START”起动位置时，控制电路接通电磁开关的吸拉线圈和保持线圈，使吸拉线圈和保持线圈通电产生磁力。电磁开关活动铁心移动，传动叉以轴销为支点摆动。拨叉拨动起动机构的小齿轮啮入发动机飞轮齿圈。

电磁开关活动铁心移动到止点时，活动铁心触盘接通蓄电池到起动机的电路，电流流过磁场绕组和电枢，形成磁场，使电枢旋转，拖动发动机旋转。

②齿轮减速式起动机

有些汽车厂采用齿轮减速式起动机以增大转矩。齿轮减速式起动机的最大特点是电枢不直接带动起动小齿轮，而是电枢的小齿轮与一只大齿轮常啮合。根据需要，常啮合齿轮的减速比在2∶1和3.5∶1之间。增加减速比，使小型起动机能高速运转而在耗电较少的条件下得到较大的转矩。

大多数齿轮减速式起动机为复励式电动机。齿轮减速式起动机的换向器和电刷一般布置在起动机中部。

③强制啮合式起动机

强制啮合式起动机利用起动机的分路磁场绕组来开动起动机构。起动时的大电流由装在蓄电池附近的起动机继电器控制。继电器吸合时电流便流过起动绕组，起动绕组建立磁场，磁场吸动一个可动极靴。可动极靴通过拨叉与起动机构联系，当可动极靴移动时，起动小齿轮啮入发动机飞轮齿圈。

④永磁式起动机

永磁齿轮减速式起动机用4块或6块永久磁铁组件取代励磁绕组，具有质量轻、结构简单和温升低等优点。因为没有磁场绕组，所以电流经换向器和电刷直接到电枢。永磁式起动机采用行星齿轮减速，行星齿轮系在电枢和小齿轮轴之间传递动力。这样就使得电枢能高速旋转，从而增大起动机的转矩输出。行星齿轮总成由装在电枢轴端的太阳轮、装在行星齿轮架上的3个行星齿轮以及与行星齿轮啮合的内齿齿环组成。齿环是保持不动的，当电枢旋转时，太阳轮带动3个行星齿轮绕内齿齿环旋转，行星齿轮绕内齿齿环的运动，带动行星齿轮架旋转。行星齿轮架与输出轴连接。用这种齿轮配置得到的减速比为4.5∶1。这样大的减速比，大大减小了起动机的工作电流。

注意：搬运永磁式起动机要格外小心，永久磁铁比较脆，不慎跌落或被别的物体碰撞都会使其受损。

（4）起动机的工作特性

1）起动机工作特性

当起动机输出扭矩M为0时，输出功率P当然也为0，此时电流I最小，转速n达到最大，即n=n_max，相当于起动机处于空载状态；当起动机n=0，P=0，I=I_max时，输出转矩达到最大，M=M_max，相当于起动机制动状态。空载和制动的工作情况，常用来检验起动机的故障。空载时转速低于规定值，同时电流大，说明有机械故障；制动实验时，电源电压和电流正常，转矩下降，有电路故障。

2）影响起动机工作特性的因素

①蓄电池的容量和充电情况

容量大，充电充足，内阻小，供给起动机电流大，起动机的功率、转速、制动力矩都大。

②起动电路的电阻影响

起动机内部电阻和起动线路电阻越大，起动机的输出功率、转速、制动力矩均会越低。

③环境温度的影响

环境温度低时，起动性能不好。

4.实训操作

起动机的分解、检测、装配及调整、试验：

1）起动机的分解

图4-2为起动机的分解图。

图4-2 起动机的分解图

1—起动机总成 2—励磁绕组固定螺栓 3—起动机固定螺栓 4—弹性垫圈 5—螺母 6—端盖连接螺栓 7—垫圈 8—电刷架 9—电刷端盖 10—衬套 11—垫片组件（配件成组供应） 12—衬套座 13—弹性垫圈 14—螺钉 15—垫片组件 16—活动接柱的垫片组件（包括24） 17—螺母 18—弹簧垫圈 19—电磁开关端盖 20—电磁开关总成 21—垫块及密封圈 22—螺母 23—弹性垫圈 24—电磁开关活动接柱组件 25—拨叉销 26—拨叉 27—驱动端端盖 28—中间支承盘 29—电枢轴驱动齿轮衬套 30—止推垫圈 31—驱动齿轮与单向离合器 32—励磁绕组 33—电刷 34—电刷弹簧 35—弹簧 36—电枢 37—螺栓

①如图4-3所示，用扳手旋下电磁开关的接线柱“30”及“50＂的螺母，取下导线。

②如图4-4所示，旋下起动机贯穿螺钉和衬套螺钉，取下衬套座和端盖，取出垫片组件和衬套。

图4-3 起动机导线的拆卸

1—扳手 2—电磁开关

图4-4 起动机衬套及端盖的拆卸

1—起动机 2—衬套座 3—端盖(www.daowen.com)

③如图4-5所示，用尖嘴钳将电刷弹簧抬起，拆下电刷架及电刷。

④如图4-6所示，取下励磁绕组后，用扳手旋下螺栓，从驱动端端盖上取下电磁开关总成。

图4-5 起动机电刷的拆卸

1—尖嘴钳 2—电刷弹簧

图4-6 起动机电磁开关的拆卸

1—扳手 2—驱动端盖 3—电磁开关

⑤如图4-7所示，在取出转子后，从端盖上取下传动叉，然后取出驱动齿轮与单向离合器，再取出驱动齿轮端衬套。

2）起动机的检测

①电枢轴的检修

用千分表检查起动机电枢轴是否弯曲，如图4-8所示。若摆差超过0.1mm，应进行校正。电枢轴上的花键齿槽严重磨损或损坏，应进行修复或更换。电枢轴轴颈与衬套的配合间隙，不得超过0.15mm。间隙过大，应更换新套，进行铰配。

②换向器的检查

检查换向器有无脏污和表面烧蚀，若出现此情况，用400号砂纸修整或在车床上修整。

检查换向器的径向圆跳动量，如图4-9所示。将换向器放在V形铁上，用百分表测量圆周上径向跳动量，最大允许径向圆跳动量为0.05mm。若径向圆跳动量大于规定值，应在车床上校正。

图4-7 起动机传动叉的拆卸

1—端盖 2—传动叉

图4-8 电枢轴弯曲度的检查

用游标卡尺测量换向器的直径，如图4-10所示。其标准值为30.0mm，最小直径为29.0mm。若直径小于最小值，应更换电枢。

检查底部凹槽深度，应清洁无异物，边缘光滑。测量如图4-11所示。标准凹槽深度为0.6mm，最小凹槽深度为0.2mm，若凹槽深度小于最小值，用手锯条修正。

③电枢绕组的检修

检查换向器是否断路，如图4-12所示。用欧姆表检查换向器片之间的导通性，应导通。若换向器片之间不导通，应更换电枢。

图4-9 检查换向器径向圆跳动量

图4-10 检查换向器直径

图4-11 检查换向器底部凹槽深度

检查换向器是否搭铁，如图4-13所示。用欧姆表检查换向器与电枢绕组铁心之间的导通性，应不导通。若导通，应更换电枢。

图4-12 检查换向器是否断路

图4-13 检查换向器是否搭铁

④励磁绕组的检查

检查励磁绕组是否断路，如图4-14所示。用欧姆表检查引线和磁场绕组电刷引线之间的导通性，应导通。否则，应更换磁极框架。

检查磁场绕组是否搭铁。用欧姆表检查磁场绕组末端与磁极框架之间的导通性，应不导通，如图4-15所示。若导通，应修理或更换磁极框架。

图4-14 检查磁场绕组是否断路

图4-15 检查磁场绕组是否搭铁

⑤电刷弹簧的检修

检修电刷弹簧，可按如图4-16所示，读取电刷弹簧从电刷分离瞬间的拉力计读数。标准弹簧安装载荷为17～23N，最小安装载荷为12N，若安装载荷小于规定值，应更换电刷弹簧。

⑥电刷架的检修

用欧姆表检查电刷架正极（+）与负极（-）之间的导通性，应不导通，如图4-17所示。若导通，在修理或更换电刷架。

⑦离合器和驱动齿轮的检修

检查离合器和驱动齿轮是否严重损伤或磨损。如有损坏，应进行更换。

检查起动机离合器是否打滑或卡滞，如图4-18所示。将离合器驱动齿轮夹在台虎钳上，在花键套筒中套入花键轴，将扳手接在花键轴上，测得力矩应大于规定值（24～26N·m），否则说明离合器打滑。反向转动离合器应不卡滞，否则应修理或更换离合器总成。

图4-16 检查电刷弹簧载荷

图4-17 检查电刷架绝缘情况

图4-18 检查起动机离合器工作是否正常

⑧电磁开关的检修

检查电磁开关内部线圈断路、短路或搭铁故障，可用万用表测线圈电阻后与标准值比较进行判断。

按照图4-19所示连接好线路，接通开关S后应能听到活动铁心动作的声音，同时试灯HL应被点亮；开关S断开后，试灯HL应立即熄灭。否则应更换电磁开关或更换起动机总成。

3）起动机的组装

起动机的组装可按与起动机的分解相反的顺序进行，但应注意以下事项：

①安装时，衬套中应涂上润滑脂。

②如图4-20所示，用止推垫圈调整驱动齿轮的轴向间隙（推到极限位置），标准值为0.3～1.5mm。

4）起动机试验

①空载试验

如图4-21所示，测量起动机的空载电流和空载转速并与标准值比较，以判断起动机内部有无电路和机械故障，其试验方法如下。

图4-19 电磁开关的检查

1—磁场线圈接线柱 2—起动机开关 3—蓄电池接线柱 4—点火开关接线柱 5—蓄电池

图4-20 起动机驱动齿轮轴向间隙的调整

1—止推垫圈 2—驱动齿轮 3—驱动齿轮轴向间隙

图4-21 起动机的空载试验

将起动机夹在台虎钳上，接通起动机电路，起动机应运转均匀、电刷下无火花。记下电流表、电压表读数，并用转速表测量起动机转速，其值应符合规定。

②全制动试验

如图4-22所示起动机的全制动试验。

（a）全制动试验应在空载试验的基础上进行，空载试验不合格的起动机不应进行全制动试验。

（b）全制动试验的目的是测量起动机在完全制动时所消耗的电流（制动电流）和制动力矩，以判断起动机主电路是否正常，并检查单向离合器是否打滑，其实验方法如下。

图4-22 起动机的全制动试验

1—起动机 2—电压表 3—电流表蓄电池 4—弹簧秤

将起动机夹持在试验台上，使杠杆的一端夹住起动机驱动齿轮的3个齿，电路连接与空转试验相同。按下开关S（必须按紧，不得松开）后起动机通电，呈现制动状态，观察单向离合器是否打滑并迅速记下电流表、电压表及弹簧秤的读数，其值应符合规定。全制动试验应注意：每次试验通电时间不要超过5s，以免损坏起动机及蓄电池；试验过程中，工作人员应避开弹簧秤夹具，防止发生人身安全事故。