机械毕业设计汇总(论文及说明.)-超声波洗碗机地设计【全集图纸】.doc

《机械毕业设计汇总(论文及说明.)-超声波洗碗机地设计【全集图纸】.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械毕业设计汇总(论文及说明.)-超声波洗碗机地设计【全集图纸】.doc（46页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、/湘潭大学兴湘学院湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书毕业设计说明书题题 目：目： 超声波洗碗机的设计 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化 学学 号：号： 2010962940 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 完成日期：完成日期： 2014 年 5 月 28 日 湘潭大学兴湘学院湘潭大学兴湘学院湘潭大学兴湘学院毕业论文毕业论文（设计）任务书毕业论文（设计）任务书全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 论文（设计）题目 超声波洗碗机的设计 学 号 2010962940 学生姓名 周会琪 专 业机械设计制造及其 自动化 指导教师姓名： 系主任： 一、主要内容及基本要求

2、 研究洗碗机洗涤效果最好的超声波频率和强度，研究传播的介 质及相关参数，设计相关的加温、喷水、进排水等装置结构，完成 超声波洗碗机的内部构造和各个装置的安放位置，选用合理 PLC。 基本要求如下1绘制洗碗机装配图 1 张 2绘制洗碗机内部构造部分零件图 1 套 3编写设计说明书 1 份 4专业英语翻译 1 份 二、重点研究的问题 （1）超声波洗碗机总体方案设计 湘潭大学兴湘学院毕业论文（2）洗碗机超声波系统的设计。 （3）主执行机构设计（内部结构）及其结构设计。 三、进度安排 序号各阶段完成的内容起止时间 1收集资料第 1-2 周 2工艺分析，方案确定， 绘制方案图第 3 周3洗碗机结构设计，

3、绘制 总装图第 4-8 周4绘制零件图第 9-10 周 5撰写设计说明书 第 11 周 6修改设计说明书第 12 周 7外文翻译第 13 周 8 毕业答辩第 14 周 四、 应收集的资料及主要参考文献 1 林仲茂, 方启平. 超声波清洗( ) J .化学清洗, 1998, (5): 41-44. 2 林仲茂, 方启平. 超声波清洗( ) J . 化学清洗, 1998, (6): 44-46. 3 任建新， 物理清洗 M .北京: 化学工业出版社, 2000. 4 陈勤超， 水流式与气泡式蔬菜清洗机清洗效果的比较与研 究D武汉 ：华中农业大学 ，2007 5 阎石，数字电子技术基础. 北京：高等

4、教育出版社，第五 版； 6 康光华，模拟电子技术基础. 北京：高等教育出版社，第 五版. 7 单片微型计算机原理与应用，华中科技大学出版社，第二 版. 8 艾小洋.中国工业清洗领域的现状与发展趋势M.现代制造。 2004（2）. 9 周里群，李玉平.超声波换能器材料的设计与研究.湘潭大 学机械工程学院. 10 周德麟.超声波洗衣机清洗的机理和结构的探讨.家用电器科湘潭大学兴湘学院毕业论文技，2002(6):72-76 11 刘晋春、赵家齐、赵万声特种加工M 北京：机械工业 出版社：2001 12 成大先机械设计手册M北京：化学工业出版社， 2003：212-224湘潭大学兴湘学院湘潭大学兴湘学

5、院 毕业论文（设计）评阅表毕业论文（设计）评阅表学号 2010962940 姓名 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 超声波洗碗机 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。湘潭大学兴湘学院毕业论文能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是

6、否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评价选题符合教学计划要求，具有综合训练的目的，具有文献查阅的能力和绘制 CAD 工程图的能力，毕业设计技术方案可行，设计思路清晰，研究内容具有一定的实际应用价值。同意参加答辩评阅人： 2014 年 5 月 30 日湘潭大学兴湘学院毕业论文湘潭大学兴湘学院湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）鉴定意见毕业论文（设计）鉴定意见学号： 2010962940 姓名： 专业： 机械

7、设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 23 页 图 表 9 张论文（设计）题目： 超声波洗碗机 内容提要：1、总体方案设计：本课题采用超声波清洗系统进行主清洗，喷臂系统进行辅助清洗，设计有加热系统，喷臂系统，进排水系统，超声波清洗系统等。2、研究了解了超声波清洗原理主要为超声空化作用。3、研究了解了影响超声清洗的因素有声强、频率、清洗液。就洗碗机而言选择湘潭大学兴湘学院毕业论文水为清洗液最环保节约，频率选择 28Khz,水的空化阀一般为 1/3W/cm3。4、设计了喷臂系统，参照淋浴喷头进行设计，固定于清洗槽内下部，能很好的对残留物进行清洗。5、加热系统采用电阻丝加热，上面用不锈钢辐射板

8、遮盖，底层有陶瓷隔热层，安装在清洗槽底部，对水进行加热，以达到最佳清洗温度。6、根据清洗槽尺寸，选用合理的超声波发生器和超声波换能器，计算功率密度，对于陶瓷器具而言清洗功率密度间于 0.3W/cm2-1W/cm2之间。根据清洗槽尺寸选择合理功率的振子跟个数，选用配套的超声波发生器。指导教师评语选题明确，方案合理，分析论证正确，图纸基本规范，设计期间遵守校纪校规， 态度端正，有较强的工作能力，主要设计了超声波洗碗机的内部结构，设计合理， 符合要求。同意参加答辩，推荐毕业设计成绩为“中等” 指导教师： 2014 年 5 月 30 日湘潭大学兴湘学院毕业论文答辩简要情况及评语答辩小组组长： 年 月

9、日答辩委员会意见答辩委员会主任： 年 月 日目目 录录 摘要1 第一章 前言3 1.1 背景3 1.1.1 选题的依据及研究意义3 1.1.2 国内外洗碗机发展与现状3 1.2 国内市场上洗碗机的分析4 1.2.1 国内市场上洗碗机的特点与不足4 第二章 总体方案6 2.1 设计要求6 2.2 整体方案设计 6 2.3 本章小结7 第三章 超声波清洗原理8湘潭大学兴湘学院毕业论文3.1 超声波清洗技术简介8 3.2 超声清洗机理8 3.2.1 超声空化作用8 3.3 超声空化阀 9 第四章 超声清洗参数选定 10 4.1 影响超声波清洗效果的因素10 4.1.1 声强 10 4.1.2 频率

10、10 4.1.3 清洗液 11 4.2 超声场的研究11 4.2.1 空化强度的测量11 4.3 选取参数 11 4.3.1 超声清洗参数 11 4.4 本章小结11 第五章 超声波洗碗机结构设计 13 5.1 整体方案设计135.2 各重要部件设计13 5.2.1 清洗槽 13 5.2.2 进排水系统 13 5.2.3 水位感应系统 13 5.2.4 喷臂系统 14 5.2.5 超声波发生器15 5.2.6 超声波换能器16 5.2.7 加热系统17 5.3 本章小结 18 第六章 控制系统19 6.1 控制逻辑19 6.2 处理器选择19 第七章 总 结21 致 谢 22 参考文献 23

11、附录 24湘潭大学兴湘学院毕业论文摘摘 要要随着中国人生活水平的提高和生活节奏的加快，市场上出现了更多的适合于现代家庭生活的新型家用电器。这些电器都具有高效、节能和环保的特点。中国目前的家用电器产业发展很快，出现了海尔、TCL 等国际企业，在一些方面也达到了国际顶尖水平。在家用电器里，彩电和洗衣机的普及率比较高，然而家用洗碗机却一直是一个未开发但拥有极大潜力的领域。究其原因，是因为传统的洗碗机仅采用喷臂式冲洗的清洗结构，不适合中国深度大的碗、盆等餐具的清洗，导致清洗效果差、效率低，耗能大，所以并不受欢迎。根据这些问题，提出将超声波的清洗功能利用在这个领域，设计出高效节能的新型洗碗机。根据超声波

12、清洗的特点和餐具清洗的工艺，在洗碗机整体结构、清洗工艺和控制系统三个方面进行改良设计。结构方面，采用不锈钢清洗槽，合理布置超声湘潭大学兴湘学院毕业论文波系统，喷臂冲水装置和进排水装置等，使结构更加紧凑合理，提升清洗效果。清洗工艺方面，根据铝锡箔腐蚀法所得的结果，分析洗涤槽内超声波空化强度的分布，选择合适的参数，确定最优的清洗流程。控制系统方面，选取合适的PLC，以各个部分作用的时间先后为逻辑顺序，实现清洗过程的自动化。 关键词关键词：超声波；洗碗机；结构设计；PLCAbstractWith the improvement of peoples living standards and the

13、acceleration of modern lifespeed, new household electrical equipment which are more adaptable to the modern family life are required to meet customers need. These appliances are more efficient, energy-saving and environmentally-friendly. The household appliances industry in China has being developin

14、g rapidly. And there appear some international corporations such as Haier, TCL etc. Furthermore, we have reached in top level in some technical fields. Among household appliances, the penetration rate of color TV and washing machine are relatively higher, the household dishwasher, however, is an und

15、eveloped but great potential field. The reason is because the traditional dishwashers flush cleaning system and spray arm structure are n湘潭大学兴湘学院毕业论文ot applicable to the Chinese tableware such as deep bowls, deep pots etc. It was generally regarded as “bad cleaning effect, low efficiency and high en

16、ergy consumption”, so it was not popular. Now, I try to takes advantage of the cleaning feature of ultrasonic to solve these problems by designing a new efficient dishwasher. According to the characteristics of ultrasonic cleaning and dishwashings process, I have improved and redesigned the overall

17、structure of the dishwasher, the cleaning process and control system. The structure: the cleaning tank is made of stainless steel. The dishwasher consists of reasonable layout of the ultrasound system, the spray arm flush device and the plumbing system, so that the structure is more compact and reas

18、onable, to improve the cleaning effect. Cleaning process: according to the academic result of corrosion of the aluminum foil research, figuring out the distribution of ultrasonic cavitations intensity and selecting appropriate parameters to determine the optimal cleaning process. Control system: sel

19、ecting the appropriate SCM(Single Chip Microcomputer)and basing logical order on the running order of each part to makecleaning process automatic. Key words: ultrasonic; dishwasher; structure design; SCM（Single Chip Microcomputer）第一章第一章 绪论绪论1.11.1 背景背景 1.1.11.1.1 选题的依据及研究意义选题的依据及研究意义 洗碗是一项必不可少的家务活动，

20、然而过多的油渍让人对洗碗 很是厌烦，洗碗机的出现将会使这项家务活动变得简单而有趣。有 一点值得注意的是，普通洗碗机需要加入大量的洗涤剂才能达到洗 涤干净的要求，浪费大量水资源且对环境构成污染。 因为超声波可以穿透固体物质，而且污染很小，因此人们想到 使用超声波来清洗餐具，于是就出现了现在的超声波洗碗机。这种 超声波洗碗机的原理是：当超声波经过液体介质时，将以极高的频 率压迫液体介质振动，使液体分子产生正负交变的冲击波。当声强湘潭大学兴湘学院毕业论文达到一定数值时，液体中急剧生长微小空化气泡并瞬时强烈闭合， 产生强烈的微爆炸和冲击波使被清洗物表面的污物遭到破坏，并从 被清洗表面脱落下来。虽然每个

21、空化气泡的作用并不大，但每秒钟 有上亿个空化气泡在作用，就具有很好的清洗效果和超高的洁净度。影响超声清洗效果的因素有很多。除了声强必须大于空化阀 （即使液体产生空化的最低声强或声压幅值）外，还与被清洗物等 有关。超声清洗对声反射强烈的材料，如金属、玻璃、塑料等其清 洗效果好，而对声吸收较大的材料，如橡胶、布料等清洗效果较差， 碗、盘、盆、碟等从物理学角度来看属弹性介质物体，用超声清洗 其表面再合适不过了!在洗涤液选用方面，水的粘度不大，有利于清 洗，假如把水温加热到 60，此时的空化最活跃，效果也就最好， 因而利用超声波来洗碗是完全可以的。 超声波洗碗机作为健康环保的新家电，能够使人们从繁琐的

22、家 务活动中解脱出来。 超声波洗碗机有以下特点： 1、节水省电、低噪音。 2、清洁度高、没有死角。 3、不需用专用洗涤剂，环保。 4、洗碗机结构简单、使用寿命长。1.1.21.1.2 国内外洗碗机发展与现状国内外洗碗机发展与现状“1929 年德国的米勒公司制造出了欧洲第一台电动家用洗碗机。 1954 年美国 GE 公司生产了第一台电动台式洗碗机，在洗涤性能和 整机体积外形上都有所改善。1978 年米勒公司又制造出了世界上第 一台微电脑控制型洗碗机，使人机关系更为密切，洗碗机的家用性 得到了更好的体现。于是越来越多的洗碗机进入西方家庭。在亚洲 最早从事洗碗机的研究的是日本，到了九十年代中后期，日

23、本已发 展了微电脑全自动台式洗碗机。所代表的企业有松下（National） 、三洋（SANY） 、 三菱（MITSUB ISHI） 、东芝（TOSHIBA）等。与此 同时，欧美则已经把家用洗碗机发展成具有统一形象的厨房家电。 欧美所代表的企业有米勒、 西门子（SIEMENS） 、 惠而浦 （Whirlpool）等公司。 ”国外很多家庭都拥有家用洗碗机，并且家 用洗碗机的普及率还在不断的增大。良好的市场促进了企业对新型湘潭大学兴湘学院毕业论文洗碗机的研制和开发，这种良性循环使国外的洗碗机产业焕发出蓬 勃的生机。 目前传统的喷臂式和涡轮式洗碗机在西方仍然很受欢迎，因为 这类洗碗机制造成本低，售价不

24、高，而且很适用于西方餐具的特点， 有很好的清洗效率。欧美一些国家开发出的新型超声波洗碗机有着 低能耗、高效率和环保的特点，在注重节能环保生活的发达国家也 产生了很大的影响。 我国于 80 年代开始研制洗碗机，但是洗碗机在国内并没有很好 的普及。究其原因，首先是因为很多企业直接引进了国外的洗碗机 生产线，虽然在结构上有所改进但是其结构特点和清洗方式仍然不 太适合中餐餐具的特性。其次是因为清洗效率低，为了达到效果， 增加洗碗机的工作时间，使耗电量太大，不适合普通家庭使用。最 后，因为洗碗机普遍体积较大，在房价高昂寸土寸金的中国很难为 其提供安放的场所。我国目前生产洗碗机的企业有海尔、小天鹅、 美的

25、等。价格一般在 2000 元以上。根据作者在成都市中心几家国美 和苏宁电器的调研。商场里仅有海尔的一款家用洗碗机在销售，其 类型是传统的喷臂式洗碗机，售价在 3000 元左右。整体来说，中国 的洗碗机产业还处在技术落后、市场开发不全的状态里。1.21.2 国内市场上洗碗机的分析国内市场上洗碗机的分析 1.2.11.2.1 国内市场上洗碗机的特点与不足国内市场上洗碗机的特点与不足 以海尔洗碗机为代表分析。市场上相对比较受欢迎的海尔 4 和 6 系列。 4 系列 包括 WQP42、WQP43 和 WQP42000A 三个型号。 采用了上下双喷淋器使餐具上下部分同时受到喷射水流的直接冲击， 可以得到

26、很好的清洗的效果，并且可以加快洗涤速度，整个过程只 有 6 分钟。切其过滤网外置于洗碗机前方，方便消费者整理清洁。 而且采用了臭氧消毒，提供了很好的卫生条件。在运行有故障或门 没有关好的时候发出蜂鸣声。此外，还提供开门保护功能。 6 系列洗碗机 包括 WQP62、WQP62B、WQP63 型。都采 用了 800MM 高度的设计。内胆为正方体，能让喷射覆盖的面积比例 达到最大。设有上下两个餐具架，可以分别进行清洗，节约水电。 采用的是内循环式干燥系统，消除了湿热空气的影响。利用新型磁 化技术，能防垢、除垢。设有溢水保护系统，可靠安全。臭氧消毒，湘潭大学兴湘学院毕业论文健康环保。 总体来说，国内的

27、洗碗机已经基本能保证清洗效果，并 实现了自动化和安全化。 国内的洗碗机生产线大多从国外进口，虽然在结构性能上有一 定的改良，但仍然不适合我国餐具的特点。洗涤效果并不如想象中 好。这是国内洗碗机不能占领市场的主要原因。其次是耗电量和耗 水量大。一台洗碗机完成洗碗、消毒、烘干耗时长。且洗碗机的功 率从 600W 到 2300W 不等，消费者将承受更多的电费。国内的洗碗机 品牌，如海尔、小天鹅、美的等，最低价格都在 2000 元左右，加上 专用的洗涤剂，不仅价格高，而且不环保。最后是结构设计、材料 有缺陷。国内洗碗机多为塑料内胆，长时间使用之后，内胆会变得 有异味而且油腻难清洗，出现“洗碗机洗碗，人

28、洗洗碗机”的问题。 要想在中国普及洗碗机，开拓市场。必须要结合中国人的饮食结构、 卫生习惯和生活观念等各种因素。开发出在清洗技术和结构材料都 合适的新型洗碗机。第二章第二章 总体方案总体方案 2.12.1 设计要求设计要求 设计的新型超声波洗碗机必须满足以下几点要求：（1）结构设计合理，洗碗机能正常工作 （2）清洗后，98的餐具能达到洗净标准。 （3）高效率，能在 30 分钟内完成自动清洗过程。 （4）自动化，人工触动开关后，自动工作，并有指示灯提示。2.22.2 整体方案设计整体方案设计湘潭大学兴湘学院毕业论文本课题将超声波技术应用与洗碗机，取代原有的喷臂加洗涤剂 洗碗机，效率更高，更加环保

29、。由于超声空化作用的良好清洗性能， 故能很好的将油污从餐具上清离，再采用喷臂辅助清洗，能达到很 好的清洗效果。方案设计如图 2-1： 自来水通过进水电磁阀流入清洗槽，达到一定水位时，进水电 磁阀关闭，加热器工作，当达到一定温度时，加热器停止工作，超 声波系统开启，进行超声波清洗，在超声空化作用下，油污与餐具 剥离，一定时间后超声波系统关闭，排水电磁阀导通进行排水，当 排水到低水位时触动低水位开关，喷臂电磁阀导通进行喷臂辅助清 洗，一定时间后洗涤完毕，喷臂阀关闭，剩余水量由排水阀排出。124351：进水电磁阀； 2：喷臂电磁阀； 3：排水电磁阀；4：超声波振子； 5：喷臂图 2-1 总体方案图2

30、.32.3 本章小结本章小结洗碗机最重要的为清洗系统。一个搞笑的清洗系统能打打提高 清洗效果并节水节电。采用超声波清洗既节能又环保，其关键技术 在于确定超声波换能器的功率和声强等参数。湘潭大学兴湘学院毕业论文第三章第三章 超声波清洗原理超声波清洗原理3.13.1 超声波清洗技术简介超声波清洗技术简介 1830 年，名叫 Savart 的科学家用一个大齿轮第一次发出了人 造超声波。1918 年，名叫 Langevin 的科学教用石英的压电效应设 计了石英换能器。这是人类第一次设计出能控制声波频率和声强的 超声装置。现在超声波技术发展迅速，在军事和工业生产中扮演着 重要作用。通常将超声技术分为检测

31、超声和功率超声两类。检测超 声是利用超声的波动特性，来采集信息，特别是物质的内部信息，湘潭大学兴湘学院毕业论文这是一种超声的被动应用，比如超声的探伤技术。功率超声是超声 的主动应用，利用超声波本身的能量和特性来改变材料的一些有用 的性质和状态，比如超声波清洗技术。 通常用的超声波清洗装置都采用 2080KHz 频率的超声，主要应 用于机械、电子和医疗等工业，总体来说其应用范围非常广泛，发 展也是非常迅速。超声波清洗效率高，易于实现自动控制。对形状 复杂、造型不规则的工件有着不可比拟的清洗效果，所以特别适合 中餐各种各样的餐具的洗涤。3.23.2 超声清洗机理超声清洗机理 3.2.13.2.1

32、超声空化作用超声空化作用 超声空化作用是超声清洗的最主要机理。在液体中溶解有部分 空气，这些微小气泡存在于液体中，称为空化核。当超声波产生时， 会带动液体振动。在这些液体运动的过程中又会融入更多的微气泡。 液体振动时其密度会发生变化。在液体密度大的地方会对空化核产 生正压力，液体密度小的地方会对空化核产生负压力。当声压达到 一定值时，这些空化核在受负压力的时候，会对外迅速膨胀成为较 大的气泡，在正压力作用下会迅速闭合，产生巨大的冲击和局部压 力，据估算闭合时的局部压力能达到上千个大气压。闭合时产生的 巨大压力能冲击难溶的油污，使其从餐具上脱落。同时闭合的巨大 压力能带动水中的磨料粒子撞击餐具表

33、面，是油污脱落。 超声清洗除了空化作用，还有一系列伴随作用，具体如下：微射流：由于空化闭合时，开始是球形，然后不对称闭合，形 成一个指向餐具表面的液体射流，其速度大于 100m/s，对餐具上残 留的油污形成冲击，同时增大了洗涤液的渗透作用，称为声学毛细 管效应。 辐射扭力：空化核在运动时发生的二阶现象。在均匀洗涤液中 作用于洗涤液本身，使洗涤液产生环流，叫做声流，它能使振动气 泡表面产生高达 90Mpa 的粘滞应力。 乳化作用：在超声空化作用下，有油污包裹住的固体粒子，在 两种液体的分界面迅速分散而乳化，固体粒子自动脱落。3.33.3 超声空化阀超声空化阀 使清洗液达到空化作用的最小声强或者声

34、压幅值称为空化阀。湘潭大学兴湘学院毕业论文只有当交变声压幅值大于静压力产生的负压力大于液体结构强度时 才会产生空化作用。 空化阀 Pc 表示为：其中 Po 为液体的静压力, Pv 是蒸汽压，Ro 是空气核半径， 是表面张力系数。 可以看出液体含气量越少，空化阀越高，静压力越大，空化阀 越高，液体的沾度越大，空化阀也越高。可见，不同液体的空化阀 不同，同一液体在温度、压力和含气量等不同的情况下，空化阀值 也不同。 此外，由经验公式：可以得出空化阀与沾滞系数的关系。 为沾滞系数。 并且声波的频率越高空化阀也越高。当声波频率超过 4.8MHZ 的 时候，空化空化阀接近 10Mpa。第四章第四章 超声

35、清洗参数选定超声清洗参数选定 4.14.1 影响超声波清洗效果的因素影响超声波清洗效果的因素 4.1.14.1.1 声强声强 声强是单位体积的声波功率。根据对超声空化阀的研究知道， 只有交变声压幅值超过液体静压力时才能出现负压，当负压超过液 体强度时才能产生空化。而这个最低的声强称为空化阀。当声强越 大的时候，空化强度也越大，此时的清洗效果更好。但是当声强过湘潭大学兴湘学院毕业论文大的时候会在声源表面产生过量气泡形成阻隔声波传播的屏障。声 波能量在传播的过程中会逐渐减弱。就水而言，其空化阀约 1/3W 每 立方厘米。在超声清洗中，声强太弱不能有效将污物洗去，太强又 会对清洗件表面造成损坏，甚至

36、在辐射面形成声障，使声能不能完 全辐射到整个空间，影响清洗效果。在有限的清洗空间内，超声波 易在声源，液面和空气交界处来回反射，形成驻波，使波节处声压 过小，无法发生空化，造成清洗盲区。声强一般选在 1W/cm2- 2W/cm2之间。4.1.24.1.2 频率频率 在同样的液体中，声波的频率越高，产生空化作用所需的声强 越大。所以如果选取的超声波频率越低则越容易产生空化作用。并 且在低频的时候，空化核从膨胀到闭合的过程越长，所以在闭合前 能有更大的闭合半径，这样，闭合时能产生更大的闭合强度，对污 渍的清洗效果更好。但是，当频率低于 20KHz 的时候会有噪音，对 人体产生伤害，更重要的是，过低

37、的频率会让空化核不能闭合，不 能产生空化作用。所以，通常会选择 20KHz40KHz 作为清洗的频率 范围。由于清洗的为陶瓷玩具，清洗槽规格为 400400430，所 以这里选择 28KHz。4.1.34.1.3 清洗液清洗液 选择清洗液的时候要考虑三点。第一是清洗液本身的对污染物的 清洗能力。第二是清洗液的粘度和表面张力对超声空化作用的影响。 最后是清洗液对环境是否有污染。在超声空化作用中，清洗液的粘 度越大，空化阀值越大，空化作用越难发生。表面张力越大，空化 的强度越大，清洗效果越好。所以，选择的清洗液最好有粘度小。 表面张力大的特点，并且由于水的污染小，粘度小，表面张力大， 所以综合考虑

38、后，选取自来水为清洗液。 4.24.2 超声场的研究超声场的研究 4.2.14.2.1 空化强度的测量空化强度的测量 因为空化核运动不是线性，所以在一个超声场中，很难知道空 化强度的分布情况。但同时由于空化作用产生的局部高温高压会使 水分子 H2O 分裂成离子 H-和-OH，所以可以通过测量离子在清洗液中 的局部密度来间接测量空化的强度。湘潭大学兴湘学院毕业论文由于条件限制，这里参考知网专利论文得出实验结论： 1：超声波空化强度从离声源近的地方开始逐渐增强，在中部的 时候达到最大，随后逐渐减弱。其原因是过多的空化气泡会形成声 波屏障，会影响声波的传递，所以在远的地方，空化强度反而减弱。2：无扫

39、频作用的清洗效果差。因为在清洗槽的有限空间内，为 避免超声波在交界面或者洗涤槽壁的时候反射形成驻波造成某些地 方声压小某些地方声压大，从而使清洗不均。而扫频可以避免驻波 形成。只要使超声频率在合理的范围内变化。 3、相同情况下。双面作用强度比单面作用低。因为，双面的时 候超声波会发生干涉，影响清洗效果。 4、单面扫频的清洗效果最好。 4.34.3 选取参数选取参数 4.3.14.3.1 超声清洗参数超声清洗参数 超声功率、清洗时间、水温是影响超声清洗的主要因素。 超声功率密度： P=发射功率（W）/发射面积（cm2） ； 通常 P 0.3W/cm2，在液体中传播的超声波能对物体表面的污 物记性

40、清洗，其原理用空化阀表示，超声波振动在液体中传播的音 波压强打到一个大气压时，其功率密度为 0.35W/cm2，这是超声波的 音波压强峰值就可打到真空或者负压，但实际上无负压存在，因此 在液体中产生一个很大的压力。综上，功率密度应选在 0.35 1W/cm2之间。 超声清洗时间：一般根据污垢的的不同，单次清洗时间为 3 10 分钟不等，鉴于中国人饮食习惯偏向油腻，这里将超声清洗时间 定为 10 分钟。 水温：这里将清洗水温定在 504.44.4 本章小结本章小结 经上述对超声空化强度及对基本参数设计计算，该家用超声波 洗碗机的基本参数被确定为：工作温度为 50，清洗时间为 10min，功率密度

41、为 0.351W/cm2之间，频率为 28Khz，超声单面放 射，采用扫频，餐具朝向超声波发射面。 主要流程为：进水-加热至工作水温-超声清洗 10min-喷湘潭大学兴湘学院毕业论文臂清洗 1min第五章第五章 超声波洗碗机结构设计超声波洗碗机结构设计 5.15.1 整体方案设计整体方案设计 在设计中需要重点考虑几方面的问题，首先是清洗槽及管路的湘潭大学兴湘学院毕业论文密封问题，再有就是超声波振子的、电磁阀、加热器等元器件的选 型。 家用超声波洗碗机主要有进排水系统、喷臂系统、超声清洗系 统、加热系统组成。 进排水系统：电磁阀，水位感应开关，过滤网等组成。 喷臂系统：喷臂，压力泵等组成。 加热

42、系统：水槽加热管等。 超声清洗系统：超声波发生器，超声波换能器等组成。 其他：清洗槽，箱体，碗篮，底座等。5.25.2 各重要部件设计各重要部件设计 5.2.15.2.1 清洗槽清洗槽 清洗槽材质为 201 不锈钢板，内箱尺寸 400400430mm，各 个平面过度的地方倒圆角。由于超声水化腐蚀的影响，所以对洗涤 槽的槽壁会有一定的损耗，长时间积累后会使超声清洗的一些参数 发生变化，所以选择耐腐蚀性好的 3mm 不锈钢板。清洗槽内焊接一 个凸台，用于喷臂的固定。清洗槽底部与箱体有一定距离，用于安 装洗碗机电源等其他部件。清洗完成的残余手工清理。5.2.25.2.2 进排水系统进排水系统 进排水

43、系统主要由电磁阀，过滤芯，水位感应系统,进水管， 排水管等组成。打开二位二通阀后，自来水流入清洗槽，在达到一 定水位后，水位感应开关启动，清洗完毕后，废水经过滤芯，排水 口排出。水管材料选 PVC 管。5.2.35.2.3 水位感应系统水位感应系统 选最为简单易控制的方式来进行水位的感应和控制，根据超声 波洗涤的情况，选连杆式浮球液位开关来控制。这种方式的技术核 心是干簧管。干簧管可以作为磁接近开关或者继电器使用，比一般 机械开关体积小、速度高、工作寿命长，与电子开关相比，它又有 抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高。干簧管结构具体如图 5-1： 湘潭大学兴湘学院毕业论文图 5-1 干簧管结构示意图水位感应器外部套有一个带磁铁的浮力小球，当水位上升下降 的时候，浮力小球会随之升降，当浮力小球到达高低水位开关的时 候会使干簧管中的两个簧片接触导通，从而导通开关，触发下一步。 当浮力小球第一次到