超聲波清洗機(jī)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘要 超聲 波 清洗是屬于物理力清洗， 并且 其本身 是 綠色清洗， 如 在清洗液中添加適宜的清洗劑 ， 則屬 于 組合清洗，更具明顯的清洗效果。超聲 波 清洗是功率超聲中應(yīng)用最為廣泛的一種，超聲 波 清洗作為現(xiàn)代一種重要的清洗方式， 與現(xiàn)代科技發(fā)展及先進(jìn)制造工藝密切相關(guān)。超聲 波 清洗在各種化學(xué)、物理及機(jī)械的清洗中是 高效的 的一種 清洗方法 ， 隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，超聲波清洗技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于 機(jī)械、光學(xué)、電子、紡織、輕工、化工、船舶、航空航天、原子能以及醫(yī)療醫(yī)藥 各領(lǐng)域。超聲波可以對(duì)工件施加非常大的能量，對(duì)有些表面形狀復(fù)雜的精密零部件來說 ，提高零部件清潔水平不僅可以降低設(shè)備的振動(dòng)和噪聲，還可以提高使用壽命和可靠性。此次設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)主要應(yīng)用于精密零件的清洗，例如中小齒輪、軸承的清洗。 利用高能量的超聲波可以穿透固體物質(zhì)而使整個(gè)清洗介質(zhì)振動(dòng)并產(chǎn)生空化氣泡，該清洗方式對(duì)待清洗件不存在清洗不到的死角，不僅如此，且清洗潔凈度非常高。 關(guān)鍵詞： 超聲波；換能器；清洗機(jī) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 to is as is in to is is of in as a of is to of in of is of of in in of of of is in as to is no is 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目錄 第 1 章 緒論 . 1 聲波及超聲波清洗的認(rèn)識(shí) . 1 聲波清洗的應(yīng)用與發(fā)展 . 1 次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新 . 1 第 2 章 超聲波清洗機(jī)原理與結(jié)構(gòu) . 2 聲波清洗機(jī)的原理與特點(diǎn) . 2 聲波清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)定 . 5 聲波清洗機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 5 聲波清洗機(jī)參數(shù)設(shè)定 . 5 第 3 章 超聲波發(fā)生器的設(shè)計(jì) . 6 聲波發(fā)生器的選擇 . 6 聲波發(fā)生器的設(shè)計(jì) . 6 聲波振蕩器的設(shè)計(jì) . 6 聲波放大器的設(shè)計(jì) . 9 第 4 章 超聲換能器的設(shè) 計(jì) . 13 聲換能器的選擇 . 13 聲換能器的設(shè)計(jì) . 13 第 5 章 箱體的設(shè)計(jì) . 14 洗槽的設(shè)計(jì) . 14 加箱的設(shè)計(jì) . 14 蓋的設(shè)計(jì) . 14 輪的設(shè)計(jì) . 15 第 6 章 附加部件的選擇 . 16 第 7 章 中央控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì) . 17 統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì) . 17 控制器的設(shè)計(jì) . 17 件設(shè)計(jì) . 18 第 8 章 總結(jié) . 20 致謝 . 21 參考文獻(xiàn) . 22 附錄 . 23 譯文及外文原文 . 23 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 緒論 聲波及超聲波清洗的認(rèn)識(shí) 超聲波是一種超過人類聽力頻率范圍 (20聲波，具有頻率高，超過波長短、方向性準(zhǔn)、穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于清洗、距離測(cè)量、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。而超聲波清洗是超聲波在液體中傳播，使液體在超聲波頻率下與清洗槽一起振動(dòng)，清洗槽與液體振動(dòng)時(shí)有自己固有頻率，這種振動(dòng)頻率稱為聲波 頻率，因此清洗機(jī)工作時(shí)人們就聽到嗡嗡作響。隨著清洗行業(yè)的不斷發(fā)展，超聲波清洗機(jī)被越來越多的行業(yè)和企業(yè)運(yùn)用到了。超聲波清洗技術(shù)也越來越得到廣泛的應(yīng)用，歸其有很多的優(yōu)點(diǎn)： 1、清洗效果好。運(yùn)用于工業(yè)清洗的清洗方式一般為人工清洗、蒸汽氣相清洗、有機(jī)溶劑清洗、高壓水射流清洗和超聲波清洗。超聲波清洗被國際公認(rèn)為是當(dāng)前效果最好、效率最高的清洗方式 , 其清洗效率可高達(dá) 98% 以上 , 并且清洗潔凈度也達(dá)到了最高級(jí)別。而傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑清洗和人工清洗的清洗效率僅僅為 60% 70% ； 2、清洗成本低。 3、勞動(dòng)損傷的避免。以往在骯 臟的環(huán)境中通過繁重的體力勞動(dòng) , 需要長時(shí)間地進(jìn)行手工清洗的復(fù)雜機(jī)械零件 , 應(yīng)用了超聲波清洗機(jī)以后 , 不僅改善了勞動(dòng)環(huán)境 ,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度， 杜絕了手工清洗對(duì)工件產(chǎn)生的傷害 , ,而且在大幅提高清洗精度的基礎(chǔ)上 , 清洗時(shí)間大大的縮短，縮短時(shí)間可為原來的四分之一。水就可以作為清洗液，所以超聲波清洗還可以減少清洗劑的使用，從而可有效地降低污染，減少有毒溶劑對(duì)人類和環(huán)境的損害。 聲波清洗的應(yīng)用與發(fā)展 功率超聲中應(yīng)用最為廣泛的一種 要算 超聲 波 清洗 了 ，超聲 波 清洗與現(xiàn)代科技 技術(shù) 發(fā)展 以 及先進(jìn)制造工藝密切相關(guān)。 應(yīng) 用的領(lǐng)域有： 對(duì)濾芯 、 金屬的清洗 ，超聲波清洗技術(shù)在磷化處理中的應(yīng)用等?，F(xiàn)在的主要產(chǎn)品有：銅材清洗機(jī)、 鉤同步全自動(dòng)清洗機(jī)、鋁型材清洗機(jī)、 密電子零件超聲波清洗機(jī)、樹脂鏡片全自動(dòng)清洗機(jī)、全自動(dòng)超聲波清洗機(jī)、十五槽光學(xué)鏡片清洗機(jī)、 摸智能超聲波清洗機(jī)、 盒打印頭超聲波清洗機(jī)、五金件除油除銹超聲波清洗機(jī)、 S 健康超聲家電、化學(xué)攪拌混勻超聲波清洗機(jī)、商用超聲波清洗機(jī)、醫(yī)療超聲波清洗機(jī)、大功率超聲波清洗機(jī)等等。 次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新 本次設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)是用于清洗中小型軸承、齒輪等，使用可編程控制器（ 行自動(dòng)控制，省力、省時(shí)、污染少。并設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)充分的利用了空間，附加了一個(gè)存放衛(wèi)生紙的紙箱，方便及時(shí)清理手上或放超聲波清洗機(jī)的臺(tái)上的污水。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 2 章 超聲波清洗機(jī)原理與結(jié)構(gòu) 聲波清洗機(jī)的原理與特點(diǎn) 圖 1即是超聲波清洗機(jī)的原理圖，由圖可以直觀的看出超聲波清洗機(jī)包括主要的三個(gè)結(jié)構(gòu)：超聲波發(fā)生器、換能器和清洗槽。超聲波清洗機(jī)的原理為 超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號(hào)， 而 換能器將超聲頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械高頻振動(dòng)并通過清洗槽壁 向盛在槽中的清洗液來輻射超聲波。超聲波在清洗液中連續(xù)的，疏密相間的向前輻射，從而使液體流動(dòng)而產(chǎn)生直徑為 50在于液體中的微氣泡，此微氣泡就被稱為空化核，在聲波的作用下振動(dòng)， 在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)這些氣泡 得以 形成、生長，而在正壓區(qū)， 當(dāng)聲強(qiáng)或聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡就會(huì)迅速增長，然后瞬間閉合。在氣泡閉合時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沖擊波，并且在氣泡周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓的壓力以及局部高溫，這種現(xiàn)象被稱為超聲空化。在 超聲清洗的過程中是通過破壞不溶性污物，并且使他們分散并擴(kuò)散在清洗液中，當(dāng)團(tuán)體粒子被油污裹著而黏附在清洗件表面時(shí)，固體粒子及脫離，油被 乳化 ，從而達(dá)到清洗件凈化的目的。這個(gè)過程被稱之為“空化”效應(yīng)的過程。即 空化作用就是超聲波以每秒兩萬次以上的減壓力 和 壓縮力交互性的高頻變換方式向液體進(jìn)行透射。在減壓力作用時(shí)， 在 液體中真空核群泡的現(xiàn)象 的 產(chǎn)生， 而 在壓縮力作用時(shí)，真空核群泡受壓力壓碎時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力， 從而以此 剝離 被清洗物表面的污垢， 最終 達(dá)到精密洗凈目的 。 空化所產(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物并且使污物分散在溶液中。蒸汽型空化對(duì)污垢層的直接進(jìn)行反復(fù)沖擊，一方面是通過破壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面是通過引起污物層的疲勞破壞而脫離。因?yàn)闅怏w型氣泡的振動(dòng)可以對(duì)固體表面進(jìn)行擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡還能“鉆入”裂縫作振動(dòng)，從而迫使污垢脫落。正因?yàn)榭栈饔?，使得兩種液體在界面處迅速分散而乳化，所以當(dāng)固體粒子被油污裹著而附在清洗件表面時(shí)，油被乳化，從而使固體粒子自行脫落。超聲在清洗液中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓，沖擊清洗件 ，同時(shí)由于非線形效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生微聲流和聲流，所有這些作用都能夠破壞污物，削弱或除去邊界污層，增加擴(kuò)散、攪拌作用，并且不僅可以加速可溶性污物的溶解，而且能夠強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 圖 1 超聲波清洗機(jī)原理圖 由上述可知，超聲波清洗機(jī)有其顯著的特點(diǎn)。凡是液體能浸到、空化產(chǎn)生的地方都有清洗作用，不受清洗件表面復(fù)雜性狀的限制，如精密零部件表面的空穴、凹槽、狹縫和微孔、深孔都能得到清洗，并且用一般的刷洗方法這些部位是不能清洗干凈的，并且超聲清洗的清洗速度快、質(zhì)量高，易于實(shí)現(xiàn)清洗自動(dòng)化。 對(duì)一般的防銹、除油、磷化等工藝過程，在超聲波作用下只需 2速度相對(duì)于傳統(tǒng)方法可提高幾倍到幾十倍，與此同時(shí)清潔度也達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。并且在某些場(chǎng)合下還可以用凈水來代替有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，從而對(duì)于一些有害身體健康的清洗，如清洗放射性污物，就可以通過實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)化清洗，從而來減少對(duì)人體的傷害。所以，鑒于超聲清洗有以上優(yōu)點(diǎn)，這項(xiàng)技術(shù)在工業(yè)上已得到廣泛的應(yīng)用，并在不斷發(fā)展。但是超聲清洗也有其局限性，例如對(duì)聲波吸收大的材料如布料、橡膠、泡沫塑料以及粘度大的污物清洗 效果差。 下面圖 2是超聲清洗過程圖解： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 圖 2 超聲清洗過程圖解 輻射壓 壓力 微沖流 氣泡振動(dòng) 攪拌作用 聲流 氣泡崩潰 空化作用 促進(jìn)化學(xué)反應(yīng) 微熱作用 溫度上升 沖擊壓力 超聲清洗 污物去除 分散作用 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 聲波清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)定 聲波清洗機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如圖 1所示，超聲波清洗機(jī)主要由三部分組成，分別為超聲波發(fā)生器、超聲換能器和清洗槽。 超聲波發(fā)生器將 50過電纜輸送給超聲換能器， 換能器則是將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲頻電能轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)的機(jī)械能；清洗槽是盛放清洗液和被清洗零部件的容器。 聲波清洗機(jī)參數(shù)設(shè)定 超聲波清洗的清洗效果受很 多因素的影響，影響超聲清洗效果的主要因素有聲學(xué)參數(shù)、化學(xué)參數(shù)和熱力學(xué)參數(shù)。其中聲學(xué)參數(shù)主要有頻率、聲強(qiáng)、聲場(chǎng)分布和波形；熱力學(xué)參數(shù)主要有溫度、黏性、清洗液的表面張力、蒸汽壓等；化學(xué)參數(shù)中主要有清洗液性質(zhì)、清洗時(shí)間和是否與污物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等。 超聲波清洗的物理機(jī)制主要是超聲空化，因此要達(dá)到良好的清洗效果必須選擇最佳的聲強(qiáng)、頻率以及清洗槽聲場(chǎng)分布等參數(shù)并且要選好清洗劑的物理化學(xué)性質(zhì)。對(duì)于聲學(xué)參數(shù)：工作頻率選在 20 40間。在低頻情況下，空泡生長的時(shí)間長，空化氣泡大、數(shù)量少，低頻空化強(qiáng)度高，故適用于污物與 清洗件表面結(jié)合強(qiáng)度高或者大清洗件表面的場(chǎng)合，但是，不易清洗表面形狀復(fù)雜的和穿透深孔的部件，且噪聲大；雖然較高頻率空化強(qiáng)度較弱，空化氣泡小、但是數(shù)量多，適用于表面形狀較復(fù)雜、狹縫及污物與清洗件表面結(jié)合力弱的清洗。清洗液的溫度升高，可以導(dǎo)致液體的粘滯系數(shù)和表面張力系數(shù)下降，從而導(dǎo)致空化閾值下降，從而使空化易于產(chǎn)生；但是清洗液溫升，也會(huì)導(dǎo)致蒸氣壓增大會(huì)降低空化強(qiáng)度。溫度同樣影響空化效率和清洗中化學(xué)反應(yīng)的速度。對(duì)空化強(qiáng)度而言，不同的清洗劑有不同的最佳溫度，水的最佳溫度是 60。本超聲波清洗機(jī)用于清洗較為復(fù)雜的齒輪軸 承，所以采用 30電功率強(qiáng)度達(dá)到 ，因?yàn)檫x的換能器是壓電型，所以電功率強(qiáng)度取 1 2/w 本設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)主要用于一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的齒輪或軸承的清洗，所以清洗的量不 會(huì)很多，因此設(shè)計(jì)一個(gè)小型的清洗機(jī)，內(nèi)槽的尺寸為 ,故總功率取 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 3 章 超聲波發(fā)生器的設(shè)計(jì) 聲波發(fā)生器的選擇 超聲波發(fā)生器（即超聲電源），它是一種用以產(chǎn)生并向超聲換能器提供超聲頻電能的裝置。按照其工作原理，我們可以把超聲波發(fā)生器分為兩大類一類是模擬電路，另一類是數(shù)字電路。模擬電路超聲波發(fā)生器又可分為振蕩一放大型和逆變型兩種。本設(shè)計(jì)采用振蕩 放大型超聲波發(fā)生器，其結(jié)構(gòu)框圖如圖 3 所示。它是一 個(gè)帶有振蕩電路的放大器，是由振蕩器、放大器、匹配電路和電源四部分組成。振蕩器產(chǎn)生一定頻率的信號(hào)，通過放大器將其放大到一定的功率輸出，以致達(dá)到最佳負(fù)載值，最后通過輸出變壓器進(jìn)行阻抗匹配，并通過功放輸出。下圖即是振蕩 圖 3 振蕩 聲波發(fā)生器的設(shè)計(jì) 聲波振蕩器的設(shè)計(jì) 超聲波振蕩器的作用是產(chǎn)生一個(gè)一定頻率的信號(hào)，用以推動(dòng)后面的放大部分。它既可以是一個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)，也可以是一個(gè)獨(dú)立 的振蕩器。 （ 1）、振蕩條件 根據(jù)超聲加工的需要，超聲波發(fā)生器的波形可以使正弦波，也可以是非正弦波，但正弦波最為常見。正弦波振蕩 器從結(jié)構(gòu)上看就是一個(gè)帶選頻網(wǎng)絡(luò)的、沒有輸入信號(hào)的正反饋放大器。圖 4 表示接正反饋時(shí)放大器在輸入信號(hào) 時(shí)的方框圖，下圖 5 為簡(jiǎn)化圖 。由圖 5 可知，如果在放大器輸入端 1 外接一定幅度、一定頻率的正弦波信號(hào) 過基本放大器和反饋電路所構(gòu)成的閉合環(huán)路輸出后，在反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端 2 得到反饋信號(hào) 相位和大小上都一致，這樣就可以除去外接信號(hào) 下圖中虛線所示，將 1、 2 兩端連接在一起，而構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)，其系統(tǒng)的輸出端可繼續(xù)維持與開環(huán)振蕩器 放大器 匹配器 電源 超聲換能器 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 時(shí)一樣大小和相位的輸入信號(hào)，即 = 。 圖 4 正弦波振蕩器方框圖 圖 5 正弦波振蕩器方框圖 則有 1 此式為振幅平衡條件 和 a + f =2n n=0,1,2,3 此式為相位平衡條件 這兩個(gè)式子是正弦波振蕩器產(chǎn)生持續(xù)振蕩的兩個(gè)必要條件。振蕩器的振蕩頻率 F 基本放大器（ A） 反饋網(wǎng)絡(luò) （ F） 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 由相位平衡條件決定的。當(dāng)一個(gè)正弦波振蕩器只在某一頻率下滿足相位平衡條件，這個(gè)頻率就是 就是要求在 合回路中包含一個(gè)具有選頻特性的網(wǎng)絡(luò)，稱此網(wǎng)絡(luò)為選頻網(wǎng)絡(luò)。它既可以設(shè)置在放大器 A 中，同樣也可以設(shè)置在反饋網(wǎng)絡(luò) F 中，它可以用 R、C 元件組成，也可以用 L 、 C 元件組成。用 R、 C 元件組成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩器稱為 蕩器，用 L 、 C 元件組成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩器稱為 蕩器，欲使振蕩器能夠自行建立振蕩，則必須滿足 1 的條件。此情況下在接通電源后，振蕩器就能夠自行起振，并且最后趨于穩(wěn)態(tài)平衡。 由于正弦波振蕩器中的放大器件是工作再線性區(qū)（ 蕩器）或接近線性區(qū)（ 所以在分析中，可以近似的按線性電路來處理。 （ 2）、超聲波振蕩器的選擇 超聲波振蕩器可分為 弦振蕩器、 弦振蕩器和壓控振蕩器等等。由于僅價(jià)格便 宜而且性能優(yōu)越，能達(dá)到預(yù)期的效果，可使清洗機(jī)清洗效能達(dá)標(biāo)，并且成本不會(huì)太高，因此本次設(shè)計(jì)中就采用由開關(guān)穩(wěn)壓塊 成的振蕩器。如圖 6所示為此振蕩器電路圖。 圖 6 振蕩器電路圖 將 5 腳 ( 6 腳 (電容 C 和定時(shí)元件電阻 R，就可以起振，振蕩器買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 工作頻率計(jì)算式為： ) 6 （ 3 由于頻率選為 30上公式得 610 1S ,換能器產(chǎn)生的超聲波強(qiáng)度的決定因素是振蕩器輸出的方波占的空比。此設(shè)計(jì)中通過給 4 腳加上一定大小的直流電壓便可實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)整。此設(shè)計(jì)的定時(shí)元件是由電阻 位器 電容 C 構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)電位器 實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)整。本此設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)供電電源為 12V，采用的是推挽工作方式。電阻 0電位器 0成分壓電路，死區(qū)時(shí)間控制端的電位應(yīng)將界于 間。要實(shí)現(xiàn)超聲波的強(qiáng)度調(diào)節(jié)還可以調(diào)節(jié)電位器 聲波放大器的設(shè)計(jì) (1）、超聲波放大器的選擇 超聲波放大器的作用是將振蕩信號(hào)放大以至所需的電平。放大部分可以是單級(jí)的，也可以是多級(jí)的，主要看輸出功率的需要。早期的超聲波發(fā)生器使用的是電子管做作為放大器件，現(xiàn)在則普遍采用晶體管（三極管、場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵雙極型晶體管（ 件）。近年來越來越多的廠家開始采用功率集成電路做超聲波發(fā)生器的放大器件。而現(xiàn)在工業(yè)上廣泛使用的超聲波發(fā)生器已基本上被晶體管電路所壟斷。晶體管發(fā)生 器的優(yōu)點(diǎn)很突出，主要在于質(zhì)量輕、體積小、效率高。但是從另一方面講，由于受到最大集電極電流、方向擊穿電壓、最大集電極耗散功率參數(shù)的限制，通常一對(duì)晶體管的最大輸出功率只能達(dá)到百瓦級(jí)。所以要提高晶體管發(fā)生器的輸出能力，最重要的措施是采用高效率的電路，其次是有賴于高性能器件的開發(fā)。傳統(tǒng)的甲類、乙類、丙類放大器是把有源器件作為電流源工作。在這些放大器中，晶體管工作區(qū)是在伏安特性曲線的有源區(qū)。 (2）、低壓驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 本機(jī)采用高壓小電流功放電路，是由兩只三極管和耦合變壓器構(gòu)成，見圖 7。為了避免兩只功放管 同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)致內(nèi)部功耗增加，兩管的導(dǎo)通時(shí)間必須錯(cuò)開，使它們?cè)诮惶婀ぷ鲿r(shí)有一段同時(shí)截止的時(shí)間。因此，該三極管 振蕩器的輸出必須要作反相處理，三極管選用 的 8550。低壓驅(qū)動(dòng)電路所用的電源是直流 12V ，而功放電路的電源是交流 220V ，并且在三極管后加入一個(gè)耦合變壓器，以完成高低壓隔離的任務(wù)。低壓驅(qū)動(dòng)電路如下圖 7 所示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 圖 7 低壓驅(qū)動(dòng)電路圖 (3)、功放匹配電路的設(shè)計(jì) 超聲波發(fā)生器與一般的放大器的一個(gè)重要區(qū)別在于它的匹配電路部分。如下圖 所示。電路是由兩個(gè) 率場(chǎng)效應(yīng)管 2成。具有線性度高、開關(guān)速度快、頻率響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，是理想的開關(guān)元件。但其缺點(diǎn)是關(guān)斷特性在電流小時(shí)并不理想，下降沿有拖尾。功放電路如下圖 8 所示。圖 8 功放匹配電路圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 (4)、高頻驅(qū)動(dòng)和匹配電路的設(shè)計(jì) 超聲發(fā)生器與一般放大器的一個(gè)重要區(qū)別就在于它的匹配電路部分。一般放大器與負(fù)載之間的匹配只牽涉到阻抗變換，而超聲波發(fā)生器與負(fù)載之間的匹配則除了阻抗變換之外，還有一項(xiàng)很重要的內(nèi)容 調(diào)諧，就是要選用一定值的阻抗元件，使之在工作頻率上與負(fù)載中的電抗成分諧振。只有在阻抗變換和調(diào)諧同時(shí)進(jìn)行了之后，整個(gè)系統(tǒng)才算是真正的達(dá)到了匹配，換能器才能進(jìn)行正常工作。 下圖 9 是高頻驅(qū)動(dòng)和匹配電路圖。 圖 9 高頻驅(qū)動(dòng)和匹配電路圖 超聲波清洗機(jī)中的匹 配電路是將發(fā)生器輸出的電能送至換能器的通道。超聲波發(fā)生器與換能器之間的匹配包括的內(nèi)容有兩方面：一是發(fā)生器的輸出阻抗與換能器的動(dòng)態(tài)阻抗一致；二是在額定輸入電功率條件下，使換能器輸出的聲功率最大。其匹配方法是：首先應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量換能器的動(dòng)態(tài)阻抗以及其變化的范圍，然后合理選擇發(fā)生器的匹配回路和輸出阻抗的元件值，用逐步逼近的方法，通過反復(fù)測(cè)試，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)生器與換能器之間的匹配。雖然匹配電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 (即通常只有一個(gè)匹配電感 )，但其具有重要的作用。 相同型號(hào)的清洗機(jī)，匹配調(diào)得好的清洗效果好；相反，匹配調(diào)得差的 則清洗效果差。對(duì)于同一臺(tái)機(jī)器而言，如果工作一段時(shí)間后換能器經(jīng)過更換或者由于其他原因清洗效果變 差，都需要重新調(diào)整匹配。這與一般電子設(shè)備的匹配有所不同，超聲清洗機(jī)的匹配除了要解決變阻問題 (即變換負(fù)載的阻值，使之與發(fā)生器的最佳負(fù)載值相等 )外，還要解決調(diào)諧問題，即用匹配電感的感抗抵消換能器的容抗，使換能器呈純阻性。 綜上所述，選擇 列超聲波發(fā)生器，其優(yōu)點(diǎn)有： 1）超聲波發(fā)生器采用目買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 前國際領(lǐng)先的他激式震蕩線路，較以前的自激式震蕩線路在輸出功率增加 15%以上； 2）超聲波發(fā)生器裝置工作電壓 220 V 10，超聲波發(fā)生器具有過壓，過流，輸出短路等保護(hù)措施； 3）超聲波發(fā)生器具有功率無級(jí)調(diào)節(jié)的功能，輸出功率可實(shí)現(xiàn) 10 100%的連續(xù)調(diào)整，以適應(yīng)各種清洗對(duì)象的要求。而此次設(shè)計(jì)的清洗機(jī)總共有三個(gè)箱體：清洗缸、中央控制箱和紙箱。故超聲波發(fā)生器的箱體尺寸為 100 150 50，并放入中央控制箱中。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 4 章 超聲換能器的設(shè)計(jì) 聲換能器的選擇 超聲換能器是超聲振動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，超聲波清洗機(jī)設(shè)備是利用超聲換能器的作用即超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的 超聲頻電能轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)的機(jī)械能，從而達(dá)到清洗效果。 用于超聲清洗的換能器有兩種類型一是磁致伸縮換能器，另一種是壓電換能器，磁致伸縮換能器這種換能器的電聲效率比較低、制造工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴，因此目前很少采用。目前我國主要采用的換能器類型是壓電換能器，因?yàn)檫@種換能器原材料價(jià)格便宜、且電聲轉(zhuǎn)換效率高，并且便于制造成不同的結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的清洗要求。壓電換能器又有很多種比如喇叭形、圓柱形等。喇叭形換能器輻射的面積較廣，所以經(jīng)過對(duì)比最后確定選用 100w 喇叭形夾心壓電陶瓷換能器作為此次的換能器， 喇叭形換能器結(jié)構(gòu) 如圖 10所示。 圖 10 喇叭形換能器結(jié)構(gòu)示意圖 聲換能器的設(shè)計(jì) 超聲波要達(dá)到清洗效果其超聲波電功率密度就得達(dá)到 ,超聲波的功率密度越高，空化效果越強(qiáng)、清洗效果越好并且速度越快。但對(duì)于表面光潔度甚高的、精密的物件，采用長時(shí)間的高功率密度清洗會(huì)對(duì)物件表面產(chǎn)生“空化”腐蝕 ,故取 1 2/w 而此次設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)的內(nèi)槽的尺寸是 ，故得總功率為 : 14050 =2000 w 。而又考慮到換能器不發(fā)生干涉的最小距離是 30選擇功率為 100故需要的換能器的個(gè)數(shù)是 502000 =40 個(gè)。將 8個(gè)置于清洗槽底部和 12個(gè)左側(cè)面。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 5章 箱體的設(shè)計(jì) 洗槽的設(shè)計(jì) 清洗槽由內(nèi)槽和外殼組成，采用不銹鋼材料制成，因?yàn)椴讳P鋼不生銹、強(qiáng)度高、抗一般化學(xué)腐蝕。內(nèi)槽的外表面 (一般在槽底外表 )粘結(jié)超聲換能器，超聲波橫縱交加時(shí)可增強(qiáng)清洗效果、提高清洗效率，因此，此清洗機(jī)換能器就采用了粘結(jié)在槽底部和一個(gè)左側(cè) 面，槽內(nèi)盛清洗液，此次超聲波清洗機(jī)的清洗液采用高壓凈水，必要時(shí)再人工加入清洗劑。與換能器粘結(jié)的槽底部厚度不宜太厚，一般取 減少聲能損失，此此設(shè)計(jì)取 2的內(nèi)壁，尤其是粘有換能器的輻射板要平整拋光，不能有傷痕，否則易產(chǎn)生空化腐蝕，縮短使用壽命。為避免被清洗工件直接與槽壁板接觸而影響清洗效果，一般用鏤空吊籃 (網(wǎng)籃 )或支架將清洗件懸吊在清洗液中，結(jié)構(gòu)上要使超聲波受阻小而清洗液易于流動(dòng)。本次設(shè)計(jì)采用小鋼絲編織而成的網(wǎng)籃的形式。網(wǎng)籃的底部與內(nèi)表面底部之間安裝電熱管，用于清洗液加熱和保溫，并由溫度傳 感器及開關(guān)控制水溫保持在 60左右。故外槽尺寸為 423m 。 加箱的設(shè)計(jì) 另加此設(shè)計(jì)有一個(gè)小的創(chuàng)新之處就是設(shè)計(jì)了一個(gè)附加箱，其總尺寸為 ，附加箱分為兩層，上層存放中央控制器 層存放衛(wèi)生紙，兩層間用一塊不銹鋼板離底部 100下箱體是紙箱，上箱體是中央控制箱。為了對(duì)電路的檢查和維 修的方便，中央控制箱體的右側(cè)面設(shè)計(jì)可打開的側(cè)面。而為了放紙和取紙的方便，紙箱的前面是沒有不銹鋼板的。附加箱與清洗槽之間用六個(gè)直徑為 6毫米的螺栓固定。整個(gè)清洗機(jī)箱體的外圍尺寸是 。 蓋的設(shè)計(jì) 為了保證水槽的清潔，為了保證清洗過程中的安全和清潔，本次設(shè)計(jì)在水槽的上方設(shè)計(jì)了一個(gè)箱蓋，并且，為了減輕箱蓋的重量從而來減輕整體的重量，箱蓋采用的材質(zhì)是 質(zhì)的。手柄也是硬塑料的，用兩個(gè) 螺栓連接。結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 圖 11 箱蓋結(jié)構(gòu)圖 輪的設(shè)計(jì) 為了清洗機(jī)移動(dòng)的方便，此次設(shè)計(jì)在清洗機(jī)底部安裝兩個(gè)定向輪和兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪。并且四個(gè)輪都安裝在水槽底部，不安裝在附加箱底部。經(jīng)對(duì)整個(gè)裝置的最大的質(zhì)量的估算，定向輪的型號(hào)是 向輪選擇的是 3 寸平頂靜音 向輪，選擇的型號(hào)為2載重為 80 千克。 圖 12 萬向輪 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 6 章 附加部件的選擇 排熱扇的選擇：為了保證中央控制器的正常工作，則在控制箱里需要安裝一個(gè)小型排熱扇， 超聲波清洗機(jī) 使用的風(fēng)機(jī)稱為翼式 離心風(fēng)機(jī) ，也叫多翼式送風(fēng)機(jī)，選取的型號(hào)是 參數(shù)為 370W，單相 220V/三相 380V，最大風(fēng)壓是 加熱器的選擇：為了保證水溫能從常溫增加到 60 ，并具有一個(gè)安全性，故選擇的型號(hào)是 ;率是 進(jìn)水電磁閥的選擇：選擇能進(jìn)行數(shù)控的先導(dǎo)式的電磁閥 型電磁閥線圈采用 100%無氧銅漆包線繞制 ， 采用目前國際上頂級(jí)線圈封裝材料封裝 ，線圈具有防水防潮、耐磨防腐蝕、耐高低溫的優(yōu)點(diǎn)，絕緣等級(jí)高，散熱效果好，正常情況下，產(chǎn)品可長期使用。 排水電磁閥的選擇：因?yàn)樵O(shè)計(jì)的清洗機(jī)容積不是很大，只有 68 3故選擇型號(hào)為排水電磁閥。 報(bào)警器的選擇：當(dāng)清洗完畢時(shí)，要自動(dòng)提醒，就得用上報(bào)警器， 選擇 光警號(hào)報(bào)警器。 液位計(jì)的選擇：由于本次設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)是全自動(dòng)的，所以要控制水位的高低，因此要選擇一個(gè)液位計(jì)，選的型號(hào)為 溫度傳感器的選擇：清洗的過程中水溫要保持在 60 左右，因此要用溫度傳感器來取得溫度的信號(hào)進(jìn)而來控制加熱器的開與關(guān)，在此設(shè)計(jì)中選擇型號(hào)為 防水溫度傳感器。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 7 章 中央控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì) 將待洗零部件放入網(wǎng)籃。 1、啟動(dòng)系統(tǒng)； 2、打開給水泵，注入高壓凈水，根據(jù)情況放入清洗劑； 3、啟動(dòng)加熱裝置； 4、達(dá)到設(shè)定水位，關(guān)閉給水泵，并浸泡待洗零件；5、當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定水溫后，停止加熱； 6、啟動(dòng)超聲波發(fā)生器； 7、延時(shí)； 8、打開污水泵，抽出廢水； 9、延時(shí)； 10、發(fā)出報(bào)警，提示清洗完畢； 11、關(guān)閉系統(tǒng) 。 控制器的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中的控制量均為開關(guān)量，整個(gè)工藝過程以邏輯順序控制為主，故選用可編程控制器即 現(xiàn)整個(gè)過程的自動(dòng)控制 。并且 如說體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、功能強(qiáng)大、擴(kuò)展能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)，很適合工業(yè)環(huán)境。 本系統(tǒng)中，輸入量為 5個(gè)，輸出量為 6個(gè)，故選用三菱公司的 型號(hào) 4個(gè)輸入點(diǎn)和 10個(gè)輸出點(diǎn)，繼電器輸入方式，采用 8進(jìn)制編號(hào)。具體輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)分配方案如表 1所示。 表 1 入、輸出的分配表 輸入端子分配 輸出端子分配 啟動(dòng)按鈕 000（ 電路箱散熱器 (液位上限位開關(guān) 001 (給水泵電磁 閥 (液位下限位開關(guān) 002 (污水泵電磁閥 (溫度信號(hào) 達(dá)到 60 加熱器 (未達(dá)到 60 超聲波驅(qū)動(dòng)器 (緊急停機(jī)按鈕 報(bào)警器 (具體的操作：按下啟動(dòng)按鈕 央控制箱散熱器風(fēng)扇 時(shí)打開給水泵電磁閥 入高壓凈水，噴洗待洗零部件，并啟動(dòng) 加熱裝置 到水達(dá)到設(shè)定的上限值時(shí)，液位上限開關(guān) 止注入高壓水。當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定值60 時(shí)，控制器便接收溫度信號(hào) 停止加熱，當(dāng)水溫低于設(shè)定值 60 時(shí)便重新啟動(dòng)加熱裝置。延時(shí) 定為 60s），浸泡待洗零部件 60s。時(shí)間到后啟動(dòng)超聲波驅(qū)動(dòng)電路 時(shí) 設(shè) 90s）， 聲波驅(qū)動(dòng)電路停止工作，并打開污水泵電買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 磁閥 到液位達(dá)到了設(shè)定的下限值，液位下限位開關(guān) 次延時(shí) 定 10s）以排凈污水，延時(shí)完畢，驅(qū)動(dòng)報(bào)警器 警持續(xù)時(shí)間為 0s)，報(bào)警完畢，等待 定 60s）切斷所有電源，系統(tǒng)停止工作，在整個(gè)工作過程中，如果按下緊急按鈕 統(tǒng)可隨時(shí)停止工作，以避免發(fā)生事故。 件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件流程圖如下圖所示。 圖 13 系統(tǒng)軟件流程 圖 根據(jù)上述流程圖的畫出其系統(tǒng)的梯形圖，如下圖所示。買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 圖 14 系統(tǒng)功 能的梯形圖 圖 15 線圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 8 章 總結(jié) 時(shí)間過得好快，一轉(zhuǎn)眼幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)接近了尾聲。經(jīng)過這幾個(gè)月的的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了 。對(duì)我來說，超聲波的原理及其應(yīng)用是我的新的知識(shí)點(diǎn)，在大學(xué)期間的課程當(dāng)中，我沒有接觸過這方面的知識(shí)，但是自從我選了這課題超聲波清洗機(jī)設(shè)計(jì)后我開始去圖書館借書、查閱資料，上網(wǎng)搜索關(guān)于超聲波的知識(shí)，漸漸地對(duì)超聲波有了了解。并在整個(gè)超聲波清洗機(jī)的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，我對(duì)超聲波有了更加深入的了解。并且再次復(fù)習(xí)了有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，比如說有機(jī)械設(shè)計(jì)、精密與特種加工技術(shù)、現(xiàn)代電氣控制及 用技術(shù)、機(jī)械原理等書籍，對(duì)這些知識(shí)又有了新的認(rèn)識(shí)，有了更深的了解。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)大學(xué)這幾年來所學(xué) 專業(yè)知識(shí)的一個(gè)單純總結(jié)，但是到現(xiàn)在，通過親身經(jīng)歷了這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)才發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種復(fù)習(xí)、總結(jié)、檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種鍛煉、提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我看到了自己原來所學(xué)的知識(shí)還比較欠缺，還不扎實(shí)。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我意識(shí)到了學(xué)習(xí)要腳踏實(shí)地，學(xué)習(xí)的過程是一個(gè)長期積累的過程，在以后的生活、工作中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，不斷的努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的 同學(xué)關(guān)系更融洽了，同學(xué)之間互相幫助，互相學(xué)習(xí)，互相借鑒，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽同學(xué)的不同的看法有益于我們更好的理解知識(shí)，因此在這里我非常感謝幫助我的同學(xué)。 的確是萬事開頭難，一開始不知道如何入手，但是通過指導(dǎo)老師的虛心教導(dǎo)，同學(xué)的相互幫助，慢慢的對(duì)此課程有了把握，最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值 !有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，學(xué)會(huì)了不一定能用的好，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 致謝 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們能將大學(xué)所學(xué)的知識(shí)學(xué)以致用。課堂中的學(xué)習(xí)基本是理論學(xué)習(xí)，而理論知識(shí)的運(yùn)用很少能在實(shí)