工业系统CDIO分析课程总结报告

广州大学2012广州大学机械设计制造及其自动化特色专业工业系统CDIO分析课程总结报告班级：机械114指导老师：邓宏光报告人：郭云飞学号：1107200154报告日期：2012年12月31日参考文献来源：中国知识资源总库百度文库《汽车发动机构造与维修》《机械制造技术基础》《金属切削机床概论》广州大学机电工程系广州大学20122知识提纲发动机的原理和总体构造汽油机柴油机两大机构五大系统变速器带传动链传动变速操纵机构常用机械传动装置变速传动机构齿轮传动蜗杆传动动力总成机加工原理构造车床镗床铣床钻床磨床刨床龙门刨床牛头刨床外圆磨床内圆磨床无心外圆磨床齿轮加工滚齿插齿启动系统拉床割草机动力系统动力传动系统行走系统控制系统割草集草系统问题的总结与提出广州大学201231Part动力总成一、发动机的原理与总体构造1.四冲程汽油机工作原理汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。2.汽油发动机的构造汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、起动系统、燃料供给系统、点火系统组成。(1)两大机构曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组等组成。它是发动机的能量和运动转换机构。其作用是在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线往复运动，以完成作功的准备工作。配气机构由气门组合气门传动组等组成。其作用是配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程(2)五大系统冷却系统由节温器、水泵、水泵皮带、散热器、散热风扇、水温感应器、蓄液罐等组成。其作用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。两个散热循环：内循环和外循环润滑系统由油泵、集滤器、油道、限压阀、机油滤清器、机油散热器等组成。其作用是润滑、冷却、清洁、密封、缓冲。不断地向发动机的各零件摩擦表面输送清洁的机油，以减少零件的摩擦阻力和磨损；流动的机油还能带走机件摩擦产生的热量和磨损磨落下来的金属屑，以防止机件温度升高，破坏配合间隙而造成不良后果，同时也防止了零件的磨料磨损；由于润滑粘度和吸附作用的存在而形成油膜，因此机油能起密封作用。起动系统主要由起动机及其附属装置组成。其功用是使静止的发动机起动并转入自行运转。燃料供给系统由汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管、空气滤清器、化油器、进气支管等组成。其作用是根据发动机不同工况，将汽油和空气混合为成分和数量合适的可燃混合气并均匀地供入各个气缸。点火系统由蓄电池、发电机、点火器或分电器、点火线圈、火花塞等组成。其作用是定时在各缸火花塞电极间产生高压火花，点燃可燃混合气。3.柴油发动机的构造柴油发动机由两大机构、四大系统（无点火系统）组成。柴油发动机的燃料供给系统与汽油机有很大的不同，它主要由柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器、空气滤清器、进排气支管、排气消声器等组成。增压柴油发动机装有涡轮增压器。柴油发动机燃料系统的功用是把空气和柴油送入气缸，在燃烧室内形成可燃混合气。燃烧后的废气经排气管、消声器排气。二、变速器广州大学20124变速器是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。其功用是：①改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的工况下工作；②在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；③利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可以加装动力输出器。1.变速传动机构变速传动机构主要由齿轮、轴及变速器壳体等零部件组成。其原理是利用不同齿数的齿轮对相互啮合，以改变变速器的传动比或通过增加齿轮传动的对数，以实现倒档。常见的换挡方式有①利用滑动齿轮换档，②利用接合套换档，③利用同步器换档。(1)两轴式变速器两轴式变速器变速传动机构主要由第一轴（即动力输入轴）、第二轴（即动力输出轴）、倒档轴、各档齿轮及变速器壳体所构成。两轴是指汽车前进时，传递动力的轴只有第一轴和第二轴。大部分轿车都采用两轴式变速器。(2)三轴式变速器三轴是指汽车前进时，传递动力的轴有第一轴、中间轴和第二轴，直接档除外。利用接合套换档的变速器，由于接合套与齿圈的接合长度较短，同时汽车行驶时需要经常换档，频繁拨动接合套将使齿端发生磨损。汽车行驶中可能会因振动等原因造成接合套与齿圈脱离啮合，即发生自动跳档。2.变速操纵机构(1)概述功用：保证驾驶员能准确可靠地使变速器换入某个档位。要求：自锁功能：防止自动换档、脱档。互锁功能：保证变速器不会同时换入两个档位。倒档锁：防止误换倒档。分类：直接操纵式、远距离操纵式(2)锁止装置自锁构造：钢球、弹簧变速器盖前端凸起部位钻有三个深孔，位于拨叉轴的上方。每根拨叉轴对着钢球的一面有三个凹槽（槽深度小于钢球半径），中间的凹槽为空挡定位，中间凹槽至两侧凹槽距离等于滑动齿轮由空挡换入相应档的距离换档时，驾驶员施加到拨叉轴上的轴向力克服弹簧与钢球的自锁力，钢球克服弹簧预压力升起，拨叉轴移动，当钢球与另一凹槽对正时，钢球压入凹槽内。互锁构造：互锁钢球、互锁销当变速器处于空档时，所有拨叉轴的侧面凹槽同钢球、顶销都在同一直线上。移动中间拨叉轴3时，轴3两侧的钢球从其侧面凹槽中被挤出，钢球2、4被挤嵌入拨叉轴1、5的侧面凹槽中，将轴1、5锁定在空档位置。若要移动拨叉轴5，必须先将拨叉轴3退回至空档位置，拨叉轴5移动时钢球4从凹槽中挤出，通过顶销推动另一侧钢球移动，拨叉轴1、3被锁止在空档位置。广州大学20125倒档锁构造：倒档锁销、弹簧锁销杆部装弹簧，杆部右端的螺母可调整弹簧的预压力和锁销的长度，欲换倒档时，须用较大的力向一侧摆动变速杆，推动倒档锁销压缩弹簧，变速杆下端进入倒档拨块才能实现换档，有效防止误挂倒档。三、常用机械传动装置机械传动装置的主要功用是将一根轴的旋转运动和动力传给另一根轴，并且可以改变转速的大小和转动的方向。常用的机械传动装置有带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动等。1.带传动带传动是用挠性传动带做中间体而靠摩擦力工作的一种传动。其特点是：1)可用于两轴距离较远的传动(最大中心距可达40m)。2)带本身具有弹性，因而可以缓和冲击和振动，使传动平稳，且无噪声。3)当机器过载时，带会在轮上打滑，能起到对机器的保护作用。4)结构简单，成本低，安装维护方便，带损坏后容易更换。5)结构不够紧凑。6)不能保证准确的传动速比。7)由于需要施加张紧力，所以轴及轴承受到的不平衡径向力较大。8)带的寿命较短。生产中使用的带传动，有平带、V带、圆带、同步齿形带等类型(见图22)，以平带和V带使用最多。2.链传动链传动是由两个具有特殊齿形的链轮和一条挠性的闭合链条所组成的。它依靠链和链轮轮齿的啮合而传动。其主要特点是：1)能保证准确的平均速比。2)可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力。3)铰链易磨损，使链条的节距变大，会造成脱链现象。链传动主要用于要求传动速比准确、且两轴相距较远的场合，目前广泛地应用于农业机械、轻工机械、交通运输机械、机床和国防工业等部门。3.齿轮传动(1)齿轮传动的主要优点1）传动速比恒定不变；2)传递功率范围较大；3)传动效率高(一般效率为O.95～0.98，最高可达0.99)；4)工作可靠，寿命较长；5)结构紧凑，外廓尺寸小。(2)齿轮传动的主要缺点广州大学201261)制造和安装精度要求较高，而精度较低的齿轮在高速运转时会产生较大的振动和噪声；2)轴间距离较大时，传动装置较庞大。齿轮传动广泛用于各种机械中。通常既用于传递动力，又用于传递运动。(3)齿轮传动的类型按照两轴相对位置的不同，齿轮传动可分为三大类：两轴平行的齿轮传动、两轴相交的齿轮传动以及两轴相错的齿轮传动。常用齿轮传动的分类以及它们的特点见下表。啮合类别图例说明两轴平行外啮合直齿圆柱齿轮传动1．轮齿与齿轮轴线平行2．传动时，两轴回转方向相反3．制造最简单4．速度较高时容易引起动载荷与噪声5.对标准直齿轮传动，一般采用的圆周速度常在3m/s以下外啮合斜齿圆柱齿轮传动1．齿轮与齿轮轴线倾斜成某一角度2．相啮合的两齿轮轮齿倾斜方向相反，倾斜角大小相同3．传动平稳，噪声小4．工作中会产生轴向力，轮齿倾斜角越大，轴向力越大5．适用于圆周速度较高的场合（3m/s以上）人字齿轮传动1．轮齿左右倾斜方向相反，呈“人”字形，因此可以消除斜齿轮因轮齿单向倾斜而产生的轴向力2．制造成本较高内啮合圆柱齿轮传动1．它是外啮合齿轮传动的演变形式。大轮的齿分布在圆柱体内表面，成为内齿轮2．大小轮的回转方向相同3．轮齿可制成直齿，也可制成斜齿齿条传动1．这种传动相当于大齿轮直径为无穷大的外啮合圆柱齿轮传动2．齿轮作回转运动，齿条作直线运动3．轮齿多为直齿，也可制成斜齿广州大学20127两轴相交直齿锥齿轮传动1．轮齿排列在圆锥体表面上，其方向与圆锥的母线一致2．一般用在两轴线相交成90°圆周速度小于2m/s的场合曲线齿锥齿轮传动1．一对曲线齿锥齿轮同时啮合的齿数比直齿圆锥齿轮多。啮合过程不易产生冲击，传动较平稳，承载能力较高。在高速和大功率的传动中广泛应用2．设计加工比较困难，需要专用机床加工，轴向推力比较大两轴交错交错轴斜齿轮传动1．相应地改变两个斜齿轮的轮齿倾斜角，即可组成轴间夹角为任意值（0°～90°）的交错轴斜齿轮传动2．交错轴斜齿轮传动承载能力较小，且磨损较严重4.蜗杆传动蜗杆传动主要由蜗杆1和蜗轮2组成，其传动原理见下图。蜗杆传动有如下主要特点：(1)速比大；(2)传动平稳；(3)有自锁作用；(4)效率低。2Part金属切削机床金属切削加工是在金属切削机床上，用切削工具切除工件毛坯上多余（或预留）的金属层，从而使工件的形状、尺寸精度和表面质量都合乎预定要求，最终达到零件图纸要求的加工。切削运动可以分为主运动和进给运动两类。主运动是切下切屑所需的最基本的运动，在切削运动中主运动的速度最高、消耗的功率最大。进给运动是多余材料不断被投入切削，从而加工完整表面所需的运动，进给运动可以有一个或几个。一、车床1.加工范围、精度及组成部件广州大学20128CA6140型卧式车床的工艺范围很广，它能进行多种表面的加工：各种轴类、套类和盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽以及成形回转面；车削端面；车削螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、和滚花等工作，如下图所示。CA6140型卧式车床为普通精度等级，它能达到的加工精度：精车外圆为0.01mm，精车外圆的圆柱度为0.01mm/100mm，精车的表面粗糙度Ra值为1.25~2.5μm。CA6140型卧式车床的主要组成部件有：1.床身（Bed）2.主轴箱（Headstock）3.进给箱（Feedbox）4.溜板箱（Apron）5.刀架部件（Toolslide）6.尾座（Tailstock）2.传动原理下图为CA6140型卧式车床的传动原理图。二、钻床1.概述机械零件上有很多的孔，其中有一部分孔要在车床、铣床和镗床上加工，另一部分则要由钳工利用钻床来加工。钻孔、扩孔和铰孔是钳工加工孔的基本操作，应用十分广泛。用钻头在实体材料上加工孔的方法叫钻孔。钳工钻孔时，常用的设备有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床和手电钻等。附：钻孔、扩孔和铰孔的精度等级与表面粗糙度项目钻孔扩孔铰孔精度等级IT11~IT13IT9~IT11IT7~IT9电动机进给变速机构交换齿轮进给换向机构主换向机构转换机构主变速机构主轴刀架螺母光杠丝杠快速电动机转换机构车螺纹纵向进给横向进给广州大学2012