第一篇：廣州大學(xué)鄧宏光CDIO總結(jié)報(bào)告(摩托車發(fā)動(dòng)機(jī) 機(jī)床 銑床 割草機(jī) 鋼鐵冶煉)

廣州大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化特色專業(yè)

工業(yè)系統(tǒng)CDIO分析總結(jié)報(bào)告

分析項(xiàng)目：本學(xué)期所學(xué)所有內(nèi)容 班級：機(jī)械113 報(bào)告人姓名：丘雄鋒 學(xué)號(hào)：1107200084 報(bào)告日期：2012/12/29

廣州大學(xué)機(jī)電工程系

摘要： 通過一個(gè)學(xué)期的時(shí)間學(xué)習(xí)工業(yè)系統(tǒng)CDIO分析課程后，我們了解了眾多的工業(yè)系統(tǒng)，也在當(dāng)中學(xué)到了很多關(guān)于工業(yè)系統(tǒng)的知識(shí)。下面以我們本學(xué)期所學(xué)的知識(shí)為內(nèi)容以及學(xué)習(xí)的先后順序分別對摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的分析、金屬切削機(jī)床的分析、割草機(jī)的分析、鋼鐵冶煉的分析做一個(gè)闡述，總結(jié)一下自己在工業(yè)系統(tǒng)CDIO分析課程中的所學(xué)到的重點(diǎn)內(nèi)容以及自己對這些問題的一下看法，隨便復(fù)習(xí)一下所學(xué)內(nèi)容以達(dá)到查缺補(bǔ)漏的效果。

關(guān)鍵詞： 摩托車發(fā)動(dòng)機(jī) 機(jī)床 銑床 割草機(jī) 鋼鐵冶煉

前言 在工業(yè)系統(tǒng)CDIO分析課程整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)中我們總共做了2份工業(yè)系統(tǒng)5F分析，包括摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的5F分析和金屬切削機(jī)床的5F分析以及3次答辯，包括摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的答辯、金屬切削機(jī)床的答辯和期末總結(jié)答辯，還做了離合器的測繪以及solidworks繪圖還以及割草機(jī)10個(gè)零件的測繪和手工繪圖。轉(zhuǎn)眼間這個(gè)學(xué)期的工業(yè)系統(tǒng)CDIO分析課程已接近尾聲，如今做一個(gè)總結(jié)報(bào)告，在查缺補(bǔ)漏的同時(shí)還能加深對這門課程的理解。

課程總結(jié)

摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的分析

一、1.發(fā)動(dòng)機(jī)是摩托車的動(dòng)力源，其主要原理是將液體或氣體燃料與空氣混合后輸入機(jī)器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，熱能驅(qū)使活塞做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，再通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的裝置，也稱為內(nèi)燃機(jī)。在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)每一次將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，都必須經(jīng)過吸氣、壓縮、燃燒、排氣四個(gè)過程，稱之為一個(gè)工作循環(huán)。根據(jù)一個(gè)工作循環(huán)的活塞往復(fù)次數(shù)不同，將發(fā)動(dòng)機(jī)分為二沖程和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。2.四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理：

四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由四個(gè)沖程組成，即曲柄旋轉(zhuǎn)兩圈，活塞在汽缸中往返兩次，完成吸氣、壓縮、燃燒、排氣四個(gè)工作過程。其工作原理如下圖所示：

3.二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理：

二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由二個(gè)沖程組成，即曲柄旋轉(zhuǎn)一圈，活塞在汽缸中往返一次，完成吸氣、壓縮、燃燒、排氣四個(gè)工作過程。其工作原理如下圖所示：

二、發(fā)動(dòng)機(jī)分類

1.按照活塞運(yùn)動(dòng)方式分為：往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式；

2.按照工作循環(huán)所需活塞行程數(shù)分為：兩沖程和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)； 3.按照使用燃料分為：汽油、柴油、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)等； 4.按照著火方式分為：強(qiáng)制點(diǎn)燃式和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)； 5.按照冷卻方式分為：風(fēng)冷式和水冷式；

6.按照供油方式分為：化油器式和噴射式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)； 7.按照氣缸數(shù)分為：單缸和多缸；

8.按照配氣機(jī)構(gòu)的形式分為：頂桿機(jī)和鏈條機(jī)； 9.按照進(jìn)氣方式分為：增壓式和非增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)。

三、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)組成及功用 系統(tǒng)組成：

摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)外形如圖2所示，由機(jī)體組件、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、供給系、點(diǎn)火系、潤滑系、起動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置等八大系統(tǒng)組成。下面主要講一下配氣機(jī)構(gòu)、化油器原理、點(diǎn)火系。配氣機(jī)構(gòu)：

鏈條機(jī)：由進(jìn)氣門、排氣門、氣門搖臂、搖臂軸、凸輪軸、鏈輪和鏈條組成。頂桿機(jī)：由進(jìn)氣門、排氣門、上搖臂、下?lián)u臂、搖臂軸、凸輪軸、頂桿組成。功用：是使新鮮的可燃混合氣按照要求的時(shí)間及時(shí)充入汽缸、廢氣及時(shí)排除汽缸?；推髟恚菏抢梦那鹄锕艿脑?，空氣流經(jīng)變截面的喉管處，因截面積逐漸變小，空氣流速加大，在喉管處達(dá)到最大值，并在喉管處形成負(fù)壓；化油器的浮子室與喉管上的主供油通道連通，浮子室又與大氣相通，根據(jù)液體流動(dòng)的壓差原理，浮子室的汽油通過主油道、噴射到喉管中，被高速的氣流吹散、蒸發(fā)、霧化和混合，供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒。點(diǎn)火系：

組成：主要由磁電機(jī)（蓄電池）、點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈、火花塞組成； 功用：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化，準(zhǔn)時(shí)向發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的可燃混合氣提供電火花，點(diǎn)燃混合氣。點(diǎn)火器工作原理：如下圖所示

點(diǎn)火器原理

四、發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)有動(dòng)力性指標(biāo)（有效扭矩、有效功率、轉(zhuǎn)速等）和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（燃油消耗率等）

有效扭矩：發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出的扭矩為有效扭矩，以Me表示，扭矩的單位為N.m。有效扭矩與外界施加于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸上的阻力矩相平衡。由于摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)在扭矩測試時(shí)是測量輸出軸（副軸）的扭矩，用Mt（也就是發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上的測量扭矩）表示，因此，必須將輸出軸的扭矩Mt轉(zhuǎn)化為曲軸有效扭矩Me，轉(zhuǎn)化公式如下： Mt ×K Me＝————

I發(fā)× η 式中：K－－為大氣環(huán)境修正系數(shù)；

I發(fā)－－為曲軸到副軸間的總傳動(dòng)比； η－－為曲軸到副軸間的傳動(dòng)效率。

金屬切削機(jī)床的分析

按加工方式或加工對象可分為車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、花鍵加工機(jī)床、銑床、刨床、插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床和刻線機(jī)等。每類中又按其結(jié)構(gòu)或加工對象分為若干組，每組中又分為若干型。機(jī)床的切削加工是由刀具與工件之間的相對運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，其運(yùn)動(dòng)可分為表面形成運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)兩類。輔助運(yùn)動(dòng)主要包括刀具或工件的快速趨近和退出、機(jī)床部件位置的調(diào)整、工件分度、刀架轉(zhuǎn)位、送夾料，啟動(dòng)、變速、換向、停止和自動(dòng)換刀等運(yùn)動(dòng)。

車床

車床是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。

車床依用途和功能區(qū)分為多種類型。普通車床的加工對象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整范圍大，能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。

轉(zhuǎn)塔車床和回轉(zhuǎn)車床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產(chǎn)。

自動(dòng)車床能按一定程序自動(dòng)完成中小型工件的多工序加工，能自動(dòng)上下料，重復(fù)加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產(chǎn)。

多刀半自動(dòng)車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環(huán)和軸類工件，其生產(chǎn)率比普通車床提高3～5倍。

銑床

銑床是用銑刀對工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用。

銑床種類很多，一般是按布局形式和適用范圍加以區(qū)分，主要的有升降臺(tái)銑床、龍門銑床、單柱銑床和單臂銑床、儀表銑床、工具銑床等。

數(shù)控機(jī)床

數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性，加工對象改變時(shí)只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動(dòng)機(jī)床高，可以精確加工復(fù)雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復(fù)雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。此外還有能自動(dòng)換刀、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心、車削中心等。

齒輪加工機(jī)床

齒輪加工機(jī)床是加工各種圓柱齒輪、錐齒輪和其他帶齒零件齒部的機(jī)床。齒輪加工機(jī)床的品種規(guī)格繁多，有加工幾毫米直徑齒輪的小型機(jī)床，加工十幾米直徑齒輪的大型機(jī)床，還有大量生產(chǎn)用的高效機(jī)床和加工精密齒輪的高精度機(jī)床。

齒輪加工機(jī)床廣泛應(yīng)用在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、石油、儀表、飛機(jī)和航天器等各種機(jī)械制造業(yè)中。

割草機(jī)的分析

割草機(jī)是給割草人員在提供切割牧草的功能的一種機(jī)械設(shè)備和綠化環(huán)保設(shè)備。它可以在非雨雪天氣在草坪上工作。

割草機(jī)分為啟動(dòng)系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，割草集草系統(tǒng)，行走系統(tǒng)，控制系統(tǒng)。

啟動(dòng)系統(tǒng)：啟動(dòng)系統(tǒng)主要由啟動(dòng)繩，彈簧和拉盤外殼組成。拉動(dòng)啟動(dòng)繩，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿并壓縮彈簧，在松開啟動(dòng)繩時(shí)，彈簧可彈回，將繩子卷回。

動(dòng)力系統(tǒng)：動(dòng)力系統(tǒng)主要由供油裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)，離合器，散熱裝置，發(fā)電裝置組成。它沒有復(fù)雜的變速系統(tǒng)，直接將能量傳遞給主軸。

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)：由主軸，行星齒輪。皮帶傳動(dòng)裝置等組成。組要是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給割草系統(tǒng)和行走系統(tǒng)。

割草集草系統(tǒng)：組要由主軸，刀片，集草袋組成。這是割草機(jī)的主要功能。行走系統(tǒng)：主要由減速裝置，前后輪，調(diào)節(jié)車輪高低裝置組成。

控制系統(tǒng)：主要由控制按鈕或旋鈕，傳動(dòng)繩組成。主要是控制離合器和和油門的。

刀片材料的選擇

割草機(jī)刀片必須采用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋼材，經(jīng)過特殊熱處理工藝保證刀片有較高 的強(qiáng)度、鋒利度、耐磨性、抗沖擊韌性。刀架及刀片外形應(yīng)該符合空氣動(dòng)力學(xué)要 求，盡量減少運(yùn)動(dòng)時(shí)的空氣阻力，以降低功率消耗。裝配、調(diào)整刀具時(shí)，必須保證兩端力矩平衡，以減少振動(dòng)和噪聲。滾刀和定刀的刀片材料均選用彈簧鋼。彈簧鋼是專門用來制造各種彈簧和彈 性元件或類似性能要求的結(jié)構(gòu)零件的主要材料。彈簧鋼具有優(yōu)良的綜合性能，如 力學(xué)性能(特別是彈性極限、強(qiáng)度極限、屈強(qiáng)比)、抗彈減性能(即抗彈性減退性能，又稱抗松弛性能)、疲勞性能、淬透性、物理化學(xué)性能(耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等)。除此之外，彈簧鋼還具有優(yōu)良的冶金質(zhì)量(高的純潔度和均勻性)、良 好的表面質(zhì)量(嚴(yán)格控制表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸。

鋼鐵冶煉的分析

鋼鐵制造的工藝流程:高爐煉鐵、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、精煉、連鑄、軋制。

鋼鐵是怎樣煉成的？可看以下圖示

煉鐵：還原

煉鋼：氧化過程

C、Si、Mn、P等元素發(fā)生氧化(Fe2O3、Fe3O4、FeO)+(C、CO、H2)→ 鐵（Fe）

1冶金的定義。冶金方法包括(火法冶金)，(濕法冶金)和 電冶金。鋼鐵生產(chǎn)的 傳統(tǒng)流程和

短流程的特點(diǎn)比較。（1）冶金：

定義：研究任何經(jīng)濟(jì)地從礦石中或其他原料中提取金屬或金屬化合物，并用各種加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)。

①火法冶金：高溫條件下通過一系列的物理化學(xué)反應(yīng)使礦石和精礦中的有價(jià)金屬與脈石成分分離，達(dá)到提取、提純金屬目的。整個(gè)過程包括原料準(zhǔn)備、冶煉和精煉三個(gè)工序。

②濕法冶金；在低溫下通過溶劑處理，使礦石和精礦中的有價(jià)金屬與脈石成分分離，達(dá)到提取、提純金屬的目的。

包括浸出、分離、富集和提取工序。

③電冶金：利用電能提取和精煉金屬的方法。包括電熱冶金和電化學(xué)冶金（1）傳統(tǒng)長流程（間接煉鋼法）

高爐煉鐵——轉(zhuǎn)爐煉鋼

特點(diǎn)：工藝成熟，生產(chǎn)率高，但成本高、使用焦炭。

（2）短流程（直接煉鋼法）

直接還原——電爐

特點(diǎn)：工序少、避免反復(fù)氧化、還原過程、解決焦碳緊缺。但需要使用高品位精礦和高質(zhì)量的一次能源，電耗高。

高爐五大附屬系統(tǒng)名稱及作用。

（1）原料系統(tǒng)；保證及時(shí)準(zhǔn)確，穩(wěn)定地將合格原料從儲(chǔ)礦槽送上高爐爐頂。（2）送風(fēng)系統(tǒng)；保證連續(xù)可靠地給高爐冶煉提供所需數(shù)量和溫度的熱風(fēng)。（3）渣鐵處理系統(tǒng)；處理高爐排放的渣，鐵保證高爐生產(chǎn)正常進(jìn)行。（4）煤氣清洗系統(tǒng)；回收高爐煤氣。

（5）噴吹系統(tǒng)。保證噴入高爐所需燃料，以代替部分焦炭，降低焦炭消耗。煉鋼生產(chǎn)線工藝流程

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐示意圖

把生鐵冶煉成鋼的主要要解決的問題：

1、適當(dāng)?shù)慕档蜕F里面的含碳量。

2、調(diào)整鋼里合金含量在合理范圍之內(nèi)。

3、除去大部分硫、磷等有害雜質(zhì)。

煉鋼的主要反應(yīng)原理：利用氧化還原反應(yīng)，在高溫下，用氧化劑把生鐵里過多的碳和其他雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去。煉鋼時(shí)常用的氧化劑一般是空氣、純氧氣或者氧化鐵。

利用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備，按照配料要求先把廢鋼裝到爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并加適量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧氣噴槍插入爐內(nèi)，吹入氧氣（純度大于99%的高壓氧氣流）。氧氣直接和高溫鐵水反應(yīng)，使部分鐵變成氧化亞鐵，并放出大量的熱：

2Fe + O2 = 2 FeO 生成的氧化亞鐵再把鐵水里的硅、錳、碳依次氧化，如；

FeO + C = CO + Fe 生成的一氧化碳能從鐵水里直接排出；生成的二氧化硅、氧化錳以及鐵里的硫、磷跟造渣的生石灰在相互作用下形成爐渣排出。

因此；生鐵煉鋼時(shí)，鐵是一定先與氧氣反應(yīng)（鐵相當(dāng)于還原劑），生成的氧化亞鐵再次作氧化劑而被還原成鐵。

總結(jié)

以上內(nèi)容相對之前所學(xué)內(nèi)容忽略了一些次要的內(nèi)容但也有所補(bǔ)充新內(nèi)容，通過這個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)使自己對工業(yè)系統(tǒng)有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，也對不少機(jī)器的原理等各方面有了更多的了解。學(xué)會(huì)了分析工業(yè)系統(tǒng)的基本方法、基本流程以及在分析過程中應(yīng)該注意的問題。在此感謝鄧宏光老師以及同學(xué)們的幫助！