超声波清洗机设计【8张CAD图纸】【优秀】

超声波清洗机设计

27页 12000字数+说明书+任务书+8张CAD图纸【详情如下】

加热器.dwg

振子.dwg

排水电磁阀.dwg

梯形图.dwg

毕业设计任务书.doc

毕业设计图纸8张.dwg

清洗槽设计.dwg

箱盖.dwg

装配图.dwg

超声波清洗机设计论文.doc

附加箱体.dwg

摘要

    超声波清洗是属于物理力清洗，并且其本身是绿色清洗，如在清洗液中添加适宜的清洗剂，则属于组合清洗，更具明显的清洗效果。超声波清洗是功率超声中应用最为广泛的一种，超声波清洗作为现代一种重要的清洗方式，与现代科技发展及先进制造工艺密切相关。超声波清洗在各种化学、物理及机械的清洗中是高效的的一种清洗方法，随着科学技术的高速发展，超声波清洗技术已被广泛应用于机械、光学、电子、纺织、轻工、化工、船舶、航空航天、原子能以及医疗医药各领域。超声波可以对工件施加非常大的能量，对有些表面形状复杂的精密零部件来说，提高零部件清洁水平不仅可以降低设备的振动和噪声，还可以提高使用寿命和可靠性。此次设计的超声波清洗机主要应用于精密零件的清洗，例如中小齿轮、轴承的清洗。利用高能量的超声波可以穿透固体物质而使整个清洗介质振动并产生空化气泡，该清洗方式对待清洗件不存在清洗不到的死角，不仅如此，且清洗洁净度非常高。

关键词：超声波；换能器；清洗机

Abstract

 Belongs to physical cleaning, ultrasonic cleaning and cleaning itself is green, such as the appropriate cleaning agent is added in the cleaning fluid, belong to combination cleaning, cleaning effect is more obvious. Ultrasonic cleaning is one of the most widely used in ultrasonic power, ultrasonic cleaning, as a kind of important modern cleaning method, is closely related to the development of modern science and technology and advanced manufacturing technology. Ultrasonic cleaning in all kinds of chemical, physical and mechanical cleaning is one of the efficient cleaning method, with the rapid development of science and technology, ultrasonic cleaning technology has been widely used in machinery, optics, electronics, textile, light industry, chemical industry, shipbuilding, aerospace, atomic energy, and medical treatment in various fields. Ultrasound can apply for very big energy, for some complex shape surface precision components, and improve the level of parts cleaning can not only reduce the vibration and noise of device, also can improve the service life and reliability. The design of the ultrasonic cleaning machine is mainly used in precision parts cleaning, such as small gears, bearings cleaning. Using high-energy ultrasound can penetrate solid matter and make the overall vibration and cavitation bubble cleaning media, the cleaning method to clean corner, there is no cleaning not only that, and washing cleanliness is very high.

Keywords：ultrasonic;transducer;Cleaner

目录

第1章 绪论1

   1.1 超声波及超声波清洗的认识1

1.2 超声波清洗的应用与发展1

1.3 本次设计的创新1

第2章 超声波清洗机原理与结构2

2.1 超声波清洗机的原理与特点2

2.2 超声波清洗机的结构和参数设定5

2.2.1 超声波清洗机结构设计5

2.2.2 超声波清洗机参数设定5

第3章 超声波发生器的设计6

3.1超声波发生器的选择6

3.2超声波发生器的设计6

3.2.1超声波振荡器的设计6

3.2.2 超声波放大器的设计9

第4章  超声换能器的设计13

4.1 超声换能器的选择13

4.2 超声换能器的设计13

第5章 箱体的设计14

5.1 清洗槽的设计14

5.2 附加箱的设计14

5.3 箱盖的设计14

5.4 脚轮的设计15

第6章 附加部件的选择16

第7章 中央控制系统设计17

7.1 系统工艺流程设计17

7.2 主控制器的设计17

7.3 软件设计18

第8章 总结20

致谢21

参考文献22

附录23

第1章 绪论

1.1 超声波及超声波清洗的认识

　　　超声波是一种超过人类听力频率范围(20HZ--20kHZ)的声波，具有频率高，超过、波长短、方向性准、穿透能力强等特点，广泛应用于清洗、距离测量、医学等领域。而超声波清洗是超声波在液体中传播，使液体在超声波频率下与清洗槽一起振动，清洗槽与液体振动时有自己固有频率，这种振动频率称为声波频率，因此清洗机工作时人们就听到嗡嗡作响。随着清洗行业的不断发展，超声波清洗机被越来越多的行业和企业运用到了。超声波清洗技术也越来越得到广泛的应用，归其有很多的优点：1、清洗效果好。运用于工业清洗的清洗方式一般为人工清洗、蒸汽气相清洗、有机溶剂清洗、高压水射流清洗和超声波清洗。超声波清洗被国际公认为是当前效果最好、效率最高的清洗方式, 其清洗效率可高达98% 以上, 并且清洗洁净度也达到了最高级别。而传统的有机溶剂清洗和人工清洗的清洗效率仅仅为60% ~70% ；2、清洗成本低。3、劳动损伤的避免。以往在肮脏的环境中通过繁重的体力劳动, 需要长时间地进行手工清洗的复杂机械零件, 应用了超声波清洗机以后, 不仅改善了劳动环境,减轻了劳动强度， 杜绝了手工清洗对工件产生的伤害, ,而且在大幅提高清洗精度的基础上, 清洗时间大大的缩短，缩短时间可为原来的四分之一。水就可以作为清洗液，所以超声波清洗还可以减少清洗剂的使用，从而可有效地降低污染，减少有毒溶剂对人类和环境的损害。

1.2 超声波清洗的应用与发展

   功率超声中应用最为广泛的一种要算超声波清洗了，超声波清洗与现代科技技术发展以及先进制造工艺密切相关。应用的领域有：对滤芯、金属的清洗，超声波清洗技术在磷化处理中的应用等。现在的主要产品有：铜材清洗机、KWD-15144ST、多钩同步全自动清洗机、铝型材清洗机、KWD-10124ST 精密电子零件超声波清洗机、树脂镜片全自动清洗机、全自动超声波清洗机、十五槽光学镜片清洗机、SH300-13L触摸智能超声波清洗机、H150-6L 墨盒打印头超声波清洗机、五金件除油除锈超声波清洗机、S健康超声家电、化学搅拌混匀超声波清洗机、商用超声波清洗机、医疗超声波清洗机、大功率超声波清洗机等等。

1.3 本次设计的创新

   本次设计的超声波清洗机是用于清洗中小型轴承、齿轮等，使用可编程控制器（PLC）进行自动控制，省力、省时、污染少。并设计的结构充分的利用了空间，附加了一个存放卫生纸的纸箱，方便及时清理手上或放超声波清洗机的台上的污水。

第2章 超声波清洗机原理与结构

2.1 超声波清洗机的原理与特点

   图1即是超声波清洗机的原理图，由图可以直观的看出超声波清洗机包括主要的三个结构：超声波发生器、换能器和清洗槽。超声波清洗机的原理为超声波发生器发出的高频振荡信号，而换能器将超声频电能转换成机械高频振动并通过清洗槽壁向盛在槽中的清洗液来辐射超声波。超声波在清洗液中连续的，疏密相间的向前辐射，从而使液体流动而产生直径为50-500m的数以万计的微小气泡，存在于液体中的微气泡，此微气泡就被称为空化核，在声波的作用下振动，在超声波纵向传播的负压区这些气泡得以形成、生长，而在正压区，当声强或声压达到一定值时，气泡就会迅速增长，然后瞬间闭合。在气泡闭合时，就会产生冲击波，并且在气泡周围产生上千个大气压的压力以及局部高温，这种现象被称为超声空化。在超声清洗的过程中是通过破坏不溶性污物，并且使他们分散并扩散在清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，固体粒子及脱离，油被乳化，从而达到清洗件净化的目的。这个过程被称之为“空化”效应的过程。即空化作用就是超声波以每秒两万次以上的减压力和压缩力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，在液体中真空核群泡的现象的产生，而在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，从而以此剥离被清洗物表面的污垢，最终达到精密洗净目的。空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物并且使污物分散在溶液中。蒸汽型空化对污垢层的直接进行反复冲击，一方面是通过破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面是通过引起污物层的疲劳破坏而脱离。因为气体型气泡的振动可以对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡还能“钻入”裂缝作振动，从而迫使污垢脱落。正因为空化作用，使得两种液体在界面处迅速分散而乳化，所以当固体粒子被油污裹着而附在清洗件表面时，油被乳化，从而使固体粒子自行脱落。超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，冲击清洗件，同时由于非线形效应会产生微声流和声流，所有这些作用都能够破坏污物，削弱或除去边界污层，增加扩散、搅拌作用，并且不仅可以加速可溶性污物的溶解，而且能够强化化学清洗剂的清洗作用。　　超声换能器是超声振动系统的核心部件，超声波清洗机设备是利用超声换能器的作用即超声波发生器产生的超声频电能转换成超声振动的机械能，从而达到清洗效果。用于超声清洗的换能器有两种类型．一是磁致伸缩换能器，另一种是压电换能器，磁致伸缩换能器这种换能器的电声效率比较低、制造工艺复杂、价格昂贵，因此目前很少采用。目前我国主要采用的换能器类型是压电换能器，因为这种换能器原材料价格便宜、且电声转换效率高，并且便于制造成不同的结构，以适应不同的清洗要求。压电换能器又有很多种比如喇叭形、圆柱形等。喇叭形换能器辐射的面积较广，所以经过对比最后确定选用100喇叭形夹心压电陶瓷换能器作为此次的换能器，喇叭形换能器结构如图10所示。  时间过得好快，一转眼几个月的毕业设计接近了尾声。经过这几个月的的奋战我的毕业设计终于完成了。对我来说，超声波的原理及其应用是我的新的知识点，在大学期间的课程当中，我没有接触过这方面的知识，但是自从我选了这课题《超声波清洗机设计》后我开始去图书馆借书、查阅资料，上网搜索关于超声波的知识，渐渐地对超声波有了了解。并在整个超声波清洗机的设计过程当中，我对超声波有了更加深入的了解。并且再次复习了有关的专业知识，比如说有《机械设计》、《精密与特种加工技术》、《现代电气控制及PLC应用技术》、《机械原理》等书籍，对这些知识又有了新的认识，有了更深的了解。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对大学这几年来所学专业知识的一个单纯总结，但是到现在，通过亲身经历了这次做毕业设计才发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种复习、总结、检验，而且也是对自己能力的一种锻炼、提高。通过这次毕业设计使我看到了自己原来所学的知识还比较欠缺，还不扎实。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我意识到了学习要脚踏实地，学习的过程是一个长期积累的过程，在以后的生活、工作中都应该不断的学习，不断的努力提高自己知识和综合素质。

   在这次毕业设计中也使我们的同学关系更融洽了，同学之间互相帮助，互相学习，互相借鉴，有什么不懂的大家在一起商量，听听同学的不同的看法有益于我们更好的理解知识，因此在这里我非常感谢帮助我的同学。

   的确是万事开头难，一开始不知道如何入手，但是通过指导老师的虚心教导，同学的相互帮助，慢慢的对此课程有了把握，最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，学会了不一定能用的好，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

参考文献

[1] 赵又红，周知进. 机械设计、机械设计基础课程设计指导：中南大学出版社

[2] 闻邦椿. 机械设计手册. 机械工业出版，2010

[3] 曹凤国.  超声加工. 化学工业出版社，2014.1                                            

[4] 濮良贵，纪名刚.  机械设计： 高等教育出版社，第八版

[5] 张建华.  精密与特种加工技术： 机械工业出版社， 2003.7

[6] 王永华. 现代电气控制及PLC应用技术：北京航空航天大学出版社，第二版

[7] 顾东明.  现代工程图学：北京航空航天出版社，2009

[8]           《超声波的原理与应用》

[9] 雷冠军，孔祥伟.  电气控制与PLC应用： 北京理工大学出版社，2010.2

[10] 孙恒.  机械原理：  高等教育出版社，  2000

[11] 傅水根.   机械制造工艺基础:   清华大学出版社，1998

[12] 宋宝玉.  机械设计课程设计指导书：高等教育出版社，2009.12

[13] 环球产业资讯网

[14]  2011-2015年中国超声波清洗设备产业竞争现状及未来发展趋势研究报告：2012.12