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超声清洗机吊运机械手设计【6张CAD图纸】【毕业精品】超声清洗机吊运机械手设计【6张CAD图纸】【毕业精品】 -- 48 元

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A0--四A2后法兰气缸、气动原理、吊钩安装、机架.dwg
吊钩安装A2.dwg
吊钩板A3.dwg
总槽体A0.dwg
总装图A0.dwg
机架A2.dwg
毕业论文计划周记进度检查表.xls
说明书.doc
编号:201404071152161573       格式:RAR    上传时间:2014-04-07
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超声 清洗 机吊运 机械手 设计
资源描述:

一、题目及专题:
1、题目  超声清洗机吊运机械手设计                    
2、专题                                                
二、课题来源及选题依据
   般工业超声波清洗机清洗包括车辆、轮船、飞机表面的清洗,一般只能去掉比较粗大的污垢;精密工业超声波清洗机清洗包括各种产品加工生产过程中的清洗,各种材料及设备表面的清洗等,以能够去除微小的污垢粒子为特点;超精密超声波清洗机清洗包括精密工业生产过程中对机械零件、电子元件,光学部件等的超精密清洗,以清除极微小污垢颗粒为目的。根据超声波清洗机清洗方法的不同,也可以分为物理超声波清洗机清洗和化学超声波清洗机清洗。利用力学、声学、光学、电学、热学的原理,依靠外来能量的作用,如机械摩擦、超声波、负压、高压冲击、紫外线、蒸汽等去除物体表面污垢的方法叫物理清洗;依靠化学反应的作用,利用化学药品或其它溶剂清除物体表面污垢的方法叫化学清洗,如用各种无机或有机酸去除物体表面的锈迹、水垢,用氧化剂去除物体表面的色斑,用杀菌剂、消毒剂杀灭微生物并去除霉斑等。物理清洗和化学清洗都存在着各自的优缺点,又具有很好的互补性。在实际应用过程中,通常都是把两者结合起来使用,以获得更好的超声波清洗机清洗效果。                                          
三、本设计(论文或其他)应达到的要求:
① 达到技术指标所规定要求,满足实际工作需要。                      
② 工作时定位准确,启停无冲击。                                    
③ 工作时噪音小,发热较小,工作可靠                                
四、接受任务学生:
    机械91  班    姓名    宋  波  
五、开始及完成日期:
   自2012年11月12日 至2013年5月25日
摘  要
    这片论文主要是围绕超声波清洗机的原理和结构分析、吊运机械手部分的设计及电气部分的设计。通过这篇论文可以很清楚的了解到超声波清洗机的设计过程以及达到的清洗效果。第1章“绪论”中主要介绍了本设计的一些内容,包括课题的来源,意义。第二章“超声波清洗”则是详细阐述了超声波清洗的原理、影响因素、特点及其在国内的发展 。第三章“超声波清洗机的结构设计”中是介绍了清洗机的总体结构,传动设计、前后脚架、脚轮等一些零部件的设计选择。第四章超声波清洗机结构校核主要介绍了机架强度校核。

   关键词:超声波清洗;结构设计;强度校核;电气元件

Abstract
   This paper mainly principle and structure analysis, the ultrasonic cleaning machine lifting design and part of the electrical part of manipulator. Through this paper can design process is very clear understanding to the ultrasonic cleaning machine and cleaning effect achieved. The first chapter is "Introduction" mainly introduces some contents of this design, including the source of the subject, significance. The second chapter "cleaning" is the principle, influence factors, the characteristics of ultrasonic cleaning and its development in china. The third chapter "structure design" ultrasonic cleaning machine is introduced the overall structure of cleaning machine, choose the design of transmission design, before and after the tripod, casters and some other parts of the. The fourth chapter of ultrasonic cleaning machine structure checking mainly introduces the frame strength check

  Key word: ultrasonic-cleaning;designing configuration;intension checking;Electrical element

目  录
摘  要 III
Abstract IV
目  录 V
1 绪论 1
1.1 课题的来源及其意义 1
2 超声波清洗 3
2.1 超声波清洗 3
3 超声波清洗机的结构设计 10
3.1 清洗机总体结构的设想 10
3.2 传动部分的设计 11
3.3 气压系统设计 13
3.4 槽体部分设计 13
3.5 其它一些部件的实体建模 15
3.6 气动系统工作原理 16
3.7 此设计的几大优点 17
4  超声波清洗机的结构校核计算 18
4.1清洗机主体结构概述 18
4.2机架强度校核 18
4.3 气动部分的计算 20
4.4后法兰气缸连接螺栓校核 22
4.5气缸其他部件 23
4.6 生产本设备过程中需注意的问题 25
4.7 导轨运动系统的故障原因与对策 25
5 超声波清洗机的槽体介绍 26
5.1 联轴器选用 26
5.2 电动机选用 26
5.3水泵的选用 27
5.4过滤器的选用 27
6 总结 29
致谢 30
参考文献 31


1 绪论
1.1 课题的来源及其意义
 1.1.1 课题的来源
   本课题由生产厂家提出,能达到实际加工要求。超声清洗机吊运装置是用于物料输送的专用设备,设备的传动将由机械系统完成,电气控制由PLC完成。本课题既能达到锻炼学生设计能力,且为机电综合的设计水平,特别是机械及电控的设计制造。又能熟悉如何从图纸到实际工作完成的整个过程,并经实际的动手完成真正能正常工作的设备。
 1.1.2 课题的意义
   工业生产劳动过程中涉及到的超声波清洗机清洗都属于工业清洗的范畴:食品工业、纺织工业、造纸工业、印刷工业、石油加工业、交通运输业、电力工业、金属加工业、机械工业、汽车制造、仪器仪表、电子工业、邮电通讯、家用电器、医疗仪器、光学产品、军事装备、航空航天、原子能工业等都大量应用到超声波清洗机清洗技术。
   一般工业超声波清洗机清洗包括车辆、轮船、飞机表面的清洗,一般只能去掉比较粗大的污垢;精密工业超声波清洗机清洗包括各种产品加工生产过程中的清洗,各种材料及设备表面的清洗等,以能够去除微小的污垢粒子为特点;超精密超声波清洗机清洗包括精密工业生产过程中对机械零件、电子元件,光学部件等的超精密清洗,以清除极微小污垢颗粒为目的。根据超声波清洗机清洗方法的不同,也可以分为物理超声波清洗机清洗和化学超声波清洗机清洗。利用力学、声学、光学、电学、热学的原理,依靠外来能量的作用,如机械摩擦、超声波、负压、高压冲击、紫外线、蒸汽等去除物体表面污垢的方法叫物理清洗;依靠化学反应的作用,利用化学药品或其它溶剂清除物体表面污垢的方法叫化学清洗,如用各种无机或有机酸去除物体表面的锈迹、水垢,用氧化剂去除物体表面的色斑,用杀菌剂、消毒剂杀灭微生物并去除霉斑等。物理清洗和化学清洗都存在着各自的优缺点,又具有很好的互补性。在实际应用过程中,通常都是把两者结合起来使用,以获得更好的超声波清洗机清洗效果。
   根据超声波清洗机清洗媒介的不同,又可以分为湿式清洗和干式清洗。一般将在液体介质中进行的清洗称为湿式超声波清洗机清洗,在气体介质中进行的清洗称为干式超声波清洗机清洗。传统的清洗方式大多为湿式清洗,而人们比较容易理解的干式清洗也就是吸尘器。但近年来,干式清洗发展迅速.如激光清洗、紫外线清洗、等离子清洗、干冰清洗等,在高、精、尖工业技术领域得到快速发展。近年来,新技术也不断地被应用于清洗技术之中,如随着生物技术的发展,越来越多的酶和微生物在超声波清洗机清洗技术中被使用,这利用的是生物化学反应,在空气净化和水处理过程中,活性炭的使用也越来越普及,这利用的是吸附作用。另外,还有电解清洗等。因此.将清洗简单地分为几类。已经不能完全涵盖当前清超声波清洗机洗技术飞速发展的现实状况.工业超声波清洗机清洗与各种工业活动密切相关,有的是产品生产工艺的一个组成部分。清洗不提供最终的产品,而是许多工业生产过程中的一个局部工序、工艺或辅助活动。在一些传统工业中,清洗已经被     人们看作是一个简单的过程或常识,往往不被人们重视,但清洗的好坏却决定最终产品的性能和质量。特别是在当今的高科技产业中,超声波清洗机清洗技术的作用尤为突出。
   新型的超声波清洗机清洗技术和设备逐步得到开发和应用,如真空清洗,等离子清洗、紫外/臭氢清洗,激光清洗。干冰清洗等崭露头角,展示了良好的效果和应用前景。


2 超声波清洗
2.1 超声波清洗
 2.1.1超声波简介
   超声波是频率在人耳听觉范围上限(16KHz-20KHz)以上的声波,超声波因其频率高,方向性强,穿透本领大,尤其是在液体中能产生空化现象等特点,已被广泛应用到许多领域。超声波应用技术很多,主要分为检测超声,医学超声,功率超声及高频超声等,超声波清洗技术是功率超声应用最广泛的一种。超声波清洗技术有时被称为“无刷清洗”,把工件放入超声清洗机中,无需任何刷,搓,滚动等清洗动作,污物“自动”从工件表面脱落,一会儿就干净如新,看起来非常神奇。
 2.1.2超声波清洗的原理
   超声波清洗的原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质,清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的微小气泡,存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动,当声压达到一定值时,气泡迅速增长,然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压力,破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中,当团体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子即脱离,从而达到清洗件表面净化的目的。
   超声波的两个主要参数:
   频率20KHz~33KHz
   功率密度=发射功率(W)/发射面积(CM2)
 2.1.3 影响超声波清洗效果的因素及选择
   超声清洗的主要机理是超声空化作用.超声空化的强弱与声学参数、清洗液的物理化学性质及环境条件有关,所以要得到良好的清洗效果 必须选择适当的声学参数和清洗液。
  (1)声强或声压的选择
   在清洗液中只有交变声压幅值超过液体的静压力时才会出现负压。而负压要超过液体的强度才能产生空化。使液体产生空化的最低声强或声压幅值称为空化阈。各种液体具有不同的空化阈值,在超声清洗槽中的声强要高于空化阈值才能产生超声空化。对于一般液体,空化阈值约为每平方厘米1/3瓦(声压的千方正比于声强)。声强增加时,空化泡的最大半径与起始半径的比值增大,空化强度增大,即声强愈高,空化愈强烈。有利于清洗作用。但不是声功率越大越好,声强过高,会产生大量无用的气泡,增加散射衰减,形成声屏障,同时声强增大也会增加非线性衰减,这样都会削弱远离声源地方的清洗效果。对于一些难清洗干净的污物,例如金属表面的氧化物,化纤喷丝板孔中污物的清洗,则需要采用较高的声强,此时被清洗面应贴近声源,这时大多不采用槽式清洗器,而用棒状聚焦式换能器直接插入清洗液靠近清洗件的表面进行清洗。
  (2)频率的选择
   超声空化阈值和超声波的频率有密切关系。频率越高,空化阈越高,换句话说,频率越高,在液体中要产生空化所需要的声强或声功率也越大;频率低,空化容易产生,同时在低频情况下,液体受到的压缩和稀疏作用有更长的时间间隔.使气泡在崩溃前能生长到较大的尺寸,增高空化强度,有利于清洗作用。目前超声波清洗机的工作频率根据清洗对象,大致分为三个频段;低频超声清洗(20-50KHz), 高频超声清洗(50—200KHz)和兆赫超声清洗(700KHz一1MHz以上)。低频超声清洗适用于大部件表面或者污物和清洗件表面结合强度高的场合。频率的低端,空化强度高。易腐蚀清洗件表面,不适宜清洗表面光洁度高的部件,而且空化噪声大。40KHz左右的频率,在相同声强下,产生的空化泡数量比频率为20KHz时多,穿透力较强,宜清洗表面形状复杂或有盲孔的工件,空化噪声较小,但空化强度较低,适合清洗污物与被清洗件表面结合力较弱的场合。高频超声清洗适用于计算机、微电子元件的精细清洗,如磁盘、驱动器、读写头、液晶玻璃及平面显示器、微组件和抛光金属件等的清洗。这些清洗对象要求在清洗过程中不能受到空化腐蚀,要能洗掉微米级的污物。兆赫超声清洗适用于集成电路芯片、硅片及簿膜等的清洗。能去除微米、亚微米级的污物而对清洗件没有任何损伤,因为此时不产生空化。其清洗机理主要是声压梯度,粒子速度和声流的作用。特点是清洗方向性强,被清洗件一般置于与声束平行的方向。本台清洗机所用的频率即为25KH在。
  (3)清洗液的物理化学性质对清洗效果的影响
   清洗剂的选择要从两个方面来考虑:一方面要从污物的性质来选择化学作用效果好的清洗剂;另一方 面要选择表面张力、蒸汽压及粘度合适的清洗剂,因为这些特性与超声空化强弱有关。液体的表面张力大则不容易产生空化,但是当声强超过空化阈值时,空化 泡崩溃释放的能量也大,有利于清洗。高蒸汽压的液体会降低空化强度,而液体的粘滞度大也不容易产生空化。因此蒸汽压高和粘度大的洁洗剂都不利于超声清洗。此外,清洗液的温度和静压力都对清洗效果有影响,清洗液温度升高时。空化核增加,对空化的产生有利,但是温度过高,气泡中的蒸汽压增大,空化强度会降低,所以温度的选择要同时考虑对空化强度的影响,也要考虑清洗液的化学清洗作用每一种液体都有空化活跃的温度,水较适宜的温度是60°C,此时空化最活跃。
   清洗液的静压力大时,不容易产生空化,所以在密闭加压容器中进行超声清洗或处理时效果较差。
(4)超声波清洗的功率选择    
   超声波的功率密度是指单位面积的声功率,它直接影响清洗效率。通常在保证发生空化作用的情况下,功率密度越大,空化作用越强,清洗效果越好。水溶液在声波强度为0.3w/cm2时就能产生空化。但功率密度也不能过高,否则,会因空化作用太强致使制件表面发生空化腐蚀,甚至引起饱和使清洗无效。一般对油垢严重、几何形状复杂的制件或清洗液浓度较大的情况下,应选较大的功率密度,反之小些。
  (5)清洗液的温度的选择
   温度选择要从两方面考虑,—方面清洗液的温度与空化作用有关,温度升高有利于空化,因为化学溶剂的活动能力是随温度增加而增加,且某些污物在一定的温度以上才溶解得比较快。另一方面蒸汽压随清洗液温度增加也相应增加,超过一定的温度反而使空化作用降低。因此,必须将温度控制在最佳点附近。对于不同的溶剂最佳的清洗温度也不同。对于水来讲,当水温达到水沸点时,产生气泡,会对声波有阻抗,使清洗效果下降,清洗液的最佳点在60℃左右。本次设计的清洗机规定清洗液的温度即为60℃。
  (6)影响超声清洗效果的其它因素
   清洗液的流动速度对超声清洗效果也有很大影响。
   最好是在清洗过程中液体静止不流动,这时泡的生长和闭合运动能够充分完成。如果清洗液的流速过快,则有些空化核会被流动的液体带走有些空化核则在没有达到生长闭合运动整过程时就离开声场,因而使总的空化强度降低。在实际清洗过程中有时为避免污物重新粘附在清洗件上,清洗液需要不断流动更新,此时应注意清洗液的流动速度不能过快,以免降低清洗效果。
   被清洗件的声学特性和在清洗槽中的排列对清洗效果也有较大的影响。吸声大的清洗件,如橡胶,布料等清洗效果差,而对声反射强的清洗件,如金属件,玻璃制品的清洗效果好。清洗件面积小的一面应朝声源排放,排列要有一定的间距。清洗件不能直接放在清洗槽底部,尤其是较重的清洗件.以免影槽底板的振动,也避免清洗件擦伤底板而加速空化腐蚀。清洗件最好是悬挂在槽中,或用金属罗筐盛好悬挂。但须注意要用金属丝做成,并尽可能用细丝做咸空格较大的筐,以减少声的吸收和屏蔽。清洗液中气体的含量对超声波清洗效果也有影响。在清洗液中如果有残存气体(非空化核)会增加声传播损失,此外在空化泡运动过程中扩散到泡中的气体,在空化泡崩溃时会降低冲击波强度而削弱清洗作用。因此有些超声清洗设备具有除气功能,在开机时先进行低于空化阈值的功率水平作振动,以脉冲或间歇方式振动进行除气。然后功率加到正常清洗的功率水平进行超声清洗;有些超声清洗设备附有抽气装置(所谓真空脱气),其目的同样是减少清洗液中的残存气体。
   驻波的影响。清洗槽是有限空间,超声波由声源向液面传播时。在液体和气体的交界面会反射回来而形成驻波,驻波的特征是在液体空间的某些地方声压最小,而在另外一些地方声压最大,这样会造成清洗不均匀的现象。要减少驻波的影响,有时清洗槽特意做成 不规则的形状以避免驻波的形成,有时在超声电源方面采取扫频的工方式,使声压最小处不固定在一个地方而是不断地移动.以达到较均匀的清洗。
   超声波清洗形式的影响。超声波清洗形式是针对清洗对象来确定的。    
   槽内清洗式:它是将被清洗对象浸入盛有清洗液的超声波清洗槽内,由超声波换能器产生的超声振动传至清洗液内进行清洗。适于中小型制件。  
   局部清洗式:它有两种方式,一种是将制件局部依次浸入清洗液中进行清洗,直至全部洗遍。另一种是根据大型制件的形状和局部清洗的部位要求,将超声波换能器设计成特殊形状的专用超声波清洗机进行清洗,适于外形尺寸及重量方而对清洗槽来说均较大的制件。    
   分槽清洗式:就是采用几种不同的清洗液分槽依次清洗,亦可与其它清洗方法配合清洗。如,先用加热浸洗,再用超声波清洗。此方法适于清洁度要求高的制件。    
   超声波清洗的时间    
   超声波清洗的效果和质量与清洗时间有关,时间太短达不到清洗的质量要求,时间太长不但效率低,同时还会发生空化腐蚀影响制件的表面质量。形状复杂、污物严重的制件,清洗时间宜长—些,反之短一些,具体清洗时间的确定须经过实验而定。
 2.1.4 超声波清洗的特点
  (1)超声波清洗机理
   超声波清洗可达到比较理想的清洗效果,这点可从它的清洗机理来解释。
   超声波的发源是从声频方面开始的。超声波清洗机实质上是一个超声振动的能源,它是由超声波发生器和超声波清洗器两大部份组成。超声波发生器是一个产生超声频电讯号的功率源,它供给清洗器中的换能器工作时所必需的超声频电功率,换能器将这个超声频电功率转换成超声波能量,即将高频电能转换成机械能,产生超声振动。清洗液在超声振动作用下出现稀疏、密集状态,在密集状态时液体受正压力作用,在稀疏状态时液体受拉力作用,即负压力作用。清洗液在超声振动的作用下产生许多微气泡,溶于液体中和附着在固体表面上。在稀疏状态时气泡增长,并吸收液体中更多的气泡,而当密集状态时气泡缩小。在此过程中液体质点运动速度是与逐渐缩小的气泡半径成反比。当液体质点运动在气泡闭合时突然停止,集中在微小容积内的动能就要迅速释放出来,就会从闭合的气泡中心向外传播一个球形冲击波,在这—点上的压力就有数千个大气压,即发生空化作用。空化作用的次数与超声波频率相同,如超声波频率为80KHz,则空化作用将以每秒钟2万次的冲击力轰击物体表面。在这个压力作用下,驱动清洗液流入制件,足以使固体表面的污物被剥离,尤如—把强有力的刷子将制件上各处脏物冲刷出来,特别是手不可及的盲孔、沟槽处污物也被冲洗干净,这就是空化的侵蚀作用。同时,空化作用使液——液相界面互相加速,互相分散和在气泡附近产生高速的微冲流,使沾附在制件表面上的污物更易脱离掉,这分别是空化的乳化作用和搅拌作用。

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