广州大学邓宏光CDIO总结报告(摩托车发动机 机床 铣床 割草机 钢铁冶炼)

第一篇：广州大学邓宏光CDIO总结报告(摩托车发动机 机床 铣床 割草机 钢铁冶炼)

广州大学机械设计制造及其自动化特色专业

工业系统CDIO分析总结报告

分析项目：本学期所学所有内容 班级：机械113 报告人姓名：丘雄锋 学号：1107200084 报告日期：2012/12/29

广州大学机电工程系

摘要： 通过一个学期的时间学习工业系统CDIO分析课程后，我们了解了众多的工业系统，也在当中学到了很多关于工业系统的知识。下面以我们本学期所学的知识为内容以及学习的先后顺序分别对摩托车发动机的分析、金属切削机床的分析、割草机的分析、钢铁冶炼的分析做一个阐述，总结一下自己在工业系统CDIO分析课程中的所学到的重点内容以及自己对这些问题的一下看法，随便复习一下所学内容以达到查缺补漏的效果。

关键词： 摩托车发动机 机床 铣床 割草机 钢铁冶炼

前言 在工业系统CDIO分析课程整个学期的学习中我们总共做了2份工业系统5F分析，包括摩托车发动机的5F分析和金属切削机床的5F分析以及3次答辩，包括摩托车发动机的答辩、金属切削机床的答辩和期末总结答辩，还做了离合器的测绘以及solidworks绘图还以及割草机10个零件的测绘和手工绘图。转眼间这个学期的工业系统CDIO分析课程已接近尾声，如今做一个总结报告，在查缺补漏的同时还能加深对这门课程的理解。

课程总结

摩托车发动机的分析

一、1.发动机是摩托车的动力源，其主要原理是将液体或气体燃料与空气混合后输入机器内部燃烧而产生热能，热能驱使活塞做往复直线运动，再通过曲柄连杆机构将往复运动转化旋转运动的机械能的装置，也称为内燃机。在发动机内每一次将热能转化为机械能，都必须经过吸气、压缩、燃烧、排气四个过程，称之为一个工作循环。根据一个工作循环的活塞往复次数不同，将发动机分为二冲程和四冲程发动机。2.四冲程发动机工作原理：

四冲程发动机的一个工作循环由四个冲程组成，即曲柄旋转两圈，活塞在汽缸中往返两次，完成吸气、压缩、燃烧、排气四个工作过程。其工作原理如下图所示：

3.二冲程发动机工作原理：

二冲程发动机的一个工作循环由二个冲程组成，即曲柄旋转一圈，活塞在汽缸中往返一次，完成吸气、压缩、燃烧、排气四个工作过程。其工作原理如下图所示：

二、发动机分类

1.按照活塞运动方式分为：往复活塞式和旋转活塞式；

2.按照工作循环所需活塞行程数分为：两冲程和四冲程发动机； 3.按照使用燃料分为：汽油、柴油、气体发动机等； 4.按照着火方式分为：强制点燃式和压燃式发动机； 5.按照冷却方式分为：风冷式和水冷式；

6.按照供油方式分为：化油器式和喷射式汽油发动机； 7.按照气缸数分为：单缸和多缸；

8.按照配气机构的形式分为：顶杆机和链条机； 9.按照进气方式分为：增压式和非增压式发动机。

三、摩托车发动机组成及功用 系统组成：

摩托车发动机外形如图2所示，由机体组件、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、点火系、润滑系、起动装置和传动装置等八大系统组成。下面主要讲一下配气机构、化油器原理、点火系。配气机构：

链条机：由进气门、排气门、气门摇臂、摇臂轴、凸轮轴、链轮和链条组成。顶杆机：由进气门、排气门、上摇臂、下摇臂、摇臂轴、凸轮轴、顶杆组成。功用：是使新鲜的可燃混合气按照要求的时间及时充入汽缸、废气及时排除汽缸。化油器原理：是利用文丘里管的原理，空气流经变截面的喉管处，因截面积逐渐变小，空气流速加大，在喉管处达到最大值，并在喉管处形成负压；化油器的浮子室与喉管上的主供油通道连通，浮子室又与大气相通，根据液体流动的压差原理，浮子室的汽油通过主油道、喷射到喉管中，被高速的气流吹散、蒸发、雾化和混合，供发动机燃烧。点火系：

组成：主要由磁电机（蓄电池）、点火开关、点火器、点火线圈、火花塞组成； 功用：根据发动机工况变化，准时向发动机缸内的可燃混合气提供电火花，点燃混合气。点火器工作原理：如下图所示

点火器原理

四、发动机主要性能指标有动力性指标（有效扭矩、有效功率、转速等）和经济性指标（燃油消耗率等）

有效扭矩：发动机曲轴输出的扭矩为有效扭矩，以Me表示，扭矩的单位为N.m。有效扭矩与外界施加于发动机输出轴上的阻力矩相平衡。由于摩托车发动机在扭矩测试时是测量输出轴（副轴）的扭矩，用Mt（也就是发动机台架上的测量扭矩）表示，因此，必须将输出轴的扭矩Mt转化为曲轴有效扭矩Me，转化公式如下： Mt ×K Me＝————

I发× η 式中：K－－为大气环境修正系数；

I发－－为曲轴到副轴间的总传动比； η－－为曲轴到副轴间的传动效率。

金属切削机床的分析

按加工方式或加工对象可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、花键加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床和刻线机等。每类中又按其结构或加工对象分为若干组，每组中又分为若干型。机床的切削加工是由刀具与工件之间的相对运动来实现的，其运动可分为表面形成运动和辅助运动两类。辅助运动主要包括刀具或工件的快速趋近和退出、机床部件位置的调整、工件分度、刀架转位、送夹料，启动、变速、换向、停止和自动换刀等运动。

车床

车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

车床依用途和功能区分为多种类型。普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。

转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。

自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。

多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。

铣床

铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。

铣床种类很多，一般是按布局形式和适用范围加以区分，主要的有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、仪表铣床、工具铣床等。

数控机床

数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。

数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。

随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。

齿轮加工机床

齿轮加工机床是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的机床。齿轮加工机床的品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮的小型机床，加工十几米直径齿轮的大型机床，还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床。

齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。

割草机的分析

割草机是给割草人员在提供切割牧草的功能的一种机械设备和绿化环保设备。它可以在非雨雪天气在草坪上工作。

割草机分为启动系统，动力系统，动力传动系统，割草集草系统，行走系统，控制系统。

启动系统：启动系统主要由启动绳，弹簧和拉盘外壳组成。拉动启动绳，带动发动机连杆并压缩弹簧，在松开启动绳时，弹簧可弹回，将绳子卷回。

动力系统：动力系统主要由供油装置，发动机，离合器，散热装置，发电装置组成。它没有复杂的变速系统，直接将能量传递给主轴。

动力传动系统：由主轴，行星齿轮。皮带传动装置等组成。组要是将发动机的动力传给割草系统和行走系统。

割草集草系统：组要由主轴，刀片，集草袋组成。这是割草机的主要功能。行走系统：主要由减速装置，前后轮，调节车轮高低装置组成。

控制系统：主要由控制按钮或旋钮，传动绳组成。主要是控制离合器和和油门的。

刀片材料的选择

割草机刀片必须采用高强度优质钢材，经过特殊热处理工艺保证刀片有较高 的强度、锋利度、耐磨性、抗冲击韧性。刀架及刀片外形应该符合空气动力学要 求，尽量减少运动时的空气阻力，以降低功率消耗。装配、调整刀具时，必须保证两端力矩平衡，以减少振动和噪声。滚刀和定刀的刀片材料均选用弹簧钢。弹簧钢是专门用来制造各种弹簧和弹 性元件或类似性能要求的结构零件的主要材料。弹簧钢具有优良的综合性能，如 力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。除此之外，弹簧钢还具有优良的冶金质量(高的纯洁度和均匀性)、良 好的表面质量(严格控制表面缺陷和脱碳)、精确的外形和尺寸。

钢铁冶炼的分析

钢铁制造的工艺流程:高炉炼铁、铁水预处理、转炉炼钢、精炼、连铸、轧制。

钢铁是怎样炼成的？可看以下图示

炼铁：还原

炼钢：氧化过程

C、Si、Mn、P等元素发生氧化(Fe2O3、Fe3O4、FeO)+(C、CO、H2)→ 铁（Fe）

1冶金的定义。冶金方法包括(火法冶金)，(湿法冶金)和 电冶金。钢铁生产的 传统流程和

短流程的特点比较。（1）冶金：

定义：研究任何经济地从矿石中或其他原料中提取金属或金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。

①火法冶金：高温条件下通过一系列的物理化学反应使矿石和精矿中的有价金属与脉石成分分离，达到提取、提纯金属目的。整个过程包括原料准备、冶炼和精炼三个工序。

②湿法冶金；在低温下通过溶剂处理，使矿石和精矿中的有价金属与脉石成分分离，达到提取、提纯金属的目的。

包括浸出、分离、富集和提取工序。

③电冶金：利用电能提取和精炼金属的方法。包括电热冶金和电化学冶金（1）传统长流程（间接炼钢法）

高炉炼铁——转炉炼钢

特点：工艺成熟，生产率高，但成本高、使用焦炭。

（2）短流程（直接炼钢法）

直接还原——电炉

特点：工序少、避免反复氧化、还原过程、解决焦碳紧缺。但需要使用高品位精矿和高质量的一次能源，电耗高。

高炉五大附属系统名称及作用。

（1）原料系统；保证及时准确，稳定地将合格原料从储矿槽送上高炉炉顶。（2）送风系统；保证连续可靠地给高炉冶炼提供所需数量和温度的热风。（3）渣铁处理系统；处理高炉排放的渣，铁保证高炉生产正常进行。（4）煤气清洗系统；回收高炉煤气。

（5）喷吹系统。保证喷入高炉所需燃料，以代替部分焦炭，降低焦炭消耗。炼钢生产线工艺流程

氧气顶吹转炉示意图

把生铁冶炼成钢的主要要解决的问题：

1、适当的降低生铁里面的含碳量。

2、调整钢里合金含量在合理范围之内。

3、除去大部分硫、磷等有害杂质。

炼钢的主要反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去。炼钢时常用的氧化剂一般是空气、纯氧气或者氧化铁。

利用氧气顶吹转炉炼钢设备，按照配料要求先把废钢装到炉内，然后倒入铁水，并加适量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧气喷枪插入炉内，吹入氧气（纯度大于99%的高压氧气流）。氧气直接和高温铁水反应，使部分铁变成氧化亚铁，并放出大量的热：

2Fe + O2 = 2 FeO 生成的氧化亚铁再把铁水里的硅、锰、碳依次氧化，如；

FeO + C = CO + Fe 生成的一氧化碳能从铁水里直接排出；生成的二氧化硅、氧化锰以及铁里的硫、磷跟造渣的生石灰在相互作用下形成炉渣排出。

因此；生铁炼钢时，铁是一定先与氧气反应（铁相当于还原剂），生成的氧化亚铁再次作氧化剂而被还原成铁。

总结

以上内容相对之前所学内容忽略了一些次要的内容但也有所补充新内容，通过这个学期的学习使自己对工业系统有了一个全新的认识，也对不少机器的原理等各方面有了更多的了解。学会了分析工业系统的基本方法、基本流程以及在分析过程中应该注意的问题。在此感谢邓宏光老师以及同学们的帮助！