【正文】 2020 年 5 月 25 日全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 無錫 太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計 超聲清洗機吊運機械手設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 91 學(xué) 號： 0923045 作者姓名： 2020 年 5 月 25 日 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 無錫 太湖學(xué)院 信 機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 題目 超聲清洗機吊運機械手設(shè)計 專題 二、課題來源及選題依據(jù) 般工業(yè) 超聲波清洗機 清 洗包括車輛、輪船、飛機表面的清洗，一般只能去掉比較粗大的污垢；精密工業(yè)超聲波清洗機清洗包括各種產(chǎn)品加工生產(chǎn)過程中的清洗，各種材料及設(shè)備表面的清洗等，以能夠去除微小的污垢粒子為特點；超精密超聲波清洗機清洗包括精密工業(yè)生產(chǎn)過程中對機械零件、電子元件，光學(xué)部件等的超精密清洗，以清除極微小污垢顆粒為目的。利用力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)的原理，依靠外來能量的作用，如機械摩擦、超聲波、負(fù)壓、高壓沖擊、紫外線、蒸汽等去除物體表面污垢的 方法叫物理清洗；依靠化學(xué)反應(yīng)的作用，利用化學(xué)藥品或其它溶劑清除物體表面污垢的方法叫化學(xué)清洗，如用各種無機或有機酸去除物體表面的銹跡、水垢，用氧化劑去除物體表面的色斑，用殺菌劑、消毒劑殺滅微生物并去除霉斑等。在實際應(yīng)用過程中，通常都是把兩者結(jié)合起來使用，以獲得更好全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 的超聲波清洗機清洗效果。 ② 工作時定位準(zhǔn)確，啟停無沖擊。通過這篇論文可以很清楚的了解到超聲波清洗機的設(shè)計過程以及達到的清洗效果。第二章“超聲波清洗”則是詳細闡述了超聲波清洗的原理、影響因素、特點及其在國內(nèi)的發(fā)展 。第四章超聲波清洗機結(jié)構(gòu)校核主要介紹了機架強度校核。超聲清洗機吊運裝置是用于物料輸送的專用設(shè)備，設(shè)備的傳動將由機械系統(tǒng)完成，電氣控制由 PLC 完成。又能熟悉如何從圖紙到實際工作完成的整個過程，并經(jīng)實際的動手完成真正能正常工作的設(shè)備。 一般工業(yè) 超聲波清洗機 清洗包括車輛、輪船、飛機表面的清洗，一般只能去掉比較粗大的污垢；精密工業(yè)超聲波清洗機清洗包括各種產(chǎn)品加工生產(chǎn)過程中的清洗，各種材料及設(shè)備表面的清洗等，以能夠去除微小的污垢粒子為特點；超精密超聲波清洗機清洗包括精密工業(yè)生產(chǎn)過程中對機械零件 、電子元件，光學(xué)部件等的超精密清洗，以清除極微小污垢顆粒為目的。利用力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)的原理，依靠外來能量的作用，如機械摩擦、超聲波、負(fù)壓、高壓沖擊、紫外線、蒸汽等去除物體表面污垢的方法叫物理清洗；依靠化學(xué)反應(yīng)的作用，利用化學(xué)藥品或其它溶劑清除物體表面污垢的方法叫化學(xué)清洗，如用各種無機或有機酸去除物體表面的銹跡、水垢，用氧化劑去除物體表面的色斑，用殺菌劑、消毒劑殺滅微生物并去除霉斑等。在實際應(yīng)用過程中，通常都是把兩者結(jié)合起來使用，以獲得更好的超聲波清洗機清洗效果。一般將在液體介質(zhì)中進行的清洗稱為濕式超聲波清洗機清洗，在氣體介質(zhì)中進行的清洗稱為干式超聲波清洗機清洗。但近年來，干式清洗發(fā)展迅速．如激光清洗、紫外線清洗、等離子清洗、干冰清洗等，在高、精、尖工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域得到快速發(fā)展。另外，還有電解清洗等。已經(jīng)不能完全涵蓋當(dāng)前清超聲波清洗機洗技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)實狀況．工業(yè) 超聲波清洗機 清洗與各種工業(yè)活動密切相關(guān)，有的是產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的一個組成部分。在一些 傳統(tǒng)工業(yè)中，清洗已經(jīng)被 人們看作是一個簡單的過程或常識，往往不被人們重視，但清洗的好壞卻決定最終產(chǎn)品的全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 性能和質(zhì)量。 新型的超聲波清洗機清洗技術(shù)和設(shè)備逐步得到開發(fā)和應(yīng)用，如真空清洗，等離子清洗、紫外／臭氫清洗，激光清洗。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 2 超聲波清洗 超聲波清洗 超聲波簡介 超聲波是頻率在人耳聽覺范圍上限（ 16KHz20KHz）以上的聲波，超聲波因其頻率高，方向性強，穿透本領(lǐng)大，尤其是在液體中能產(chǎn)生空化現(xiàn)象等特點，已被廣泛應(yīng)用到許多領(lǐng)域。超聲波清洗技術(shù)有時被稱為“無刷清洗”，把工件放入超聲清洗機中，無需任何刷，搓，滾動等清洗動作，污物“自動”從工件表面脫落，一會兒就干凈如新，看起來非常神奇。 超聲波的兩個主要參數(shù)： 頻率 20KHz～ 33KHz 功率密度 =發(fā)射功率 (W)/發(fā)射面積 (CM2) 影 響超聲波清洗效果的因素及選擇 超聲清洗的主要機理是超聲空化作用．超聲空化的強弱與聲學(xué)參數(shù)、清洗液的物理化學(xué)性質(zhì)及環(huán)境條件有關(guān)，所以要得到良好的清洗效果 必須選擇適當(dāng)?shù)穆晫W(xué)參數(shù)和清洗液。而負(fù)壓要超過液體的強度才能產(chǎn)生空化。各種液體具有不同的空化閾值，在超聲清洗槽中的聲強要高于空化閾值才能產(chǎn)生超聲空化。聲強增 加時，空化泡的最大半徑與起始半徑的比值增大，空化強度增大，即聲強愈高，空化愈強烈。但不是聲功率越大越好，聲強過高，會產(chǎn)生大量無用的氣泡，增加散射衰減，形成聲屏障，同時聲強增大也會增加非線性衰減，這樣都會削弱遠離聲源地方的清洗效果。 （ 2）頻率的選擇 超聲空化閾值和超聲波的頻率有密切關(guān) 系。目前超聲波清洗機的工作頻率根據(jù)清洗對象，大致分為三個頻段；低頻超聲清洗 (2050KHz)， 高頻超聲清洗 (50—200KHz)和兆赫超聲清洗 (700KHz一 1MHz以上 )。頻率的低端，空化強度高。 40KHz左右的頻率，在相同聲強下，產(chǎn)生的空化泡數(shù)量比頻率為 20KHz時多，穿透力較強，宜清洗表面形狀復(fù)雜或有盲孔的工件，空化噪聲較小，但空化強度較低，適合清洗污物與被清洗件表面結(jié)合力較弱的場合。這些清洗對象要求在清洗過程中不能受到空化腐蝕，要能洗掉微米級的污物。能去除微米、亞微米級 的污物而對清洗件沒有任何損傷，因為此時不產(chǎn)生空化。特點是清洗方向性強，被清洗件一般置于與聲束平行的方向。 （ 3）清洗液的物理化學(xué)性質(zhì)對清洗效果的影響 清洗劑的選擇要從兩個方面來考慮：一方面要從污物的性質(zhì)來選擇化學(xué)作用效果好的清洗劑；另一方 面要選擇表面張力、蒸汽壓及粘度合適的清洗劑，因為這些特性與超聲空化強弱有關(guān)。高蒸汽 壓的液體會降低空化強度，而液體的粘滯度大也不容易產(chǎn)生空化。此外，清洗液的溫度和靜壓力都對清洗效果有影響，清洗液溫度升高時。C，此時空化最活躍。 （ 4）超聲波清洗的功率選擇 超聲波的功率密度是指單位面積的聲功率，它直接影響清洗效率。水溶液在聲波強度為 0． 3w／ cm2 時就能產(chǎn)生空化。一般對油垢嚴(yán)重、幾何形狀復(fù)雜的制件或清洗液濃度較大的情況下，應(yīng)選較大的功率密度，反之小些。另一方面蒸汽壓隨清洗液溫度增加也相應(yīng)增加，超過一定的溫度反而使空化作用降低。對于不同的溶劑最佳的清洗溫度也不同。本次設(shè)計的清洗機規(guī)定清洗液的溫度即為 60℃ 。 最好是在清洗過程中液體靜止不流動，這時泡的生長和閉合運動能夠充分完成。在實際清洗過程中有時為避免污物重新粘附在清洗件上，清洗液需要不斷流動更新，此時應(yīng)注意清洗液的流動速度不能過快，以免降低清洗效果。吸聲大的清洗件，如橡膠，布料等清洗效果差，而對聲反射強的清洗件，如金屬件，玻璃制品的清洗效果好。清洗件不能直接放在清洗槽底部，尤其是較重的清洗 件．以免影槽底板的振動，也避免清洗件擦傷底板而加速空化腐蝕。但須注意要用金屬絲做成，并盡可能用細絲做咸空格較大的筐，以減少聲的吸收和屏蔽。在清洗液中如果有殘存氣體 (非空化核 )會增加聲傳播損失，此外在空化泡運動過程中擴散到泡中的氣體，在空化泡崩潰時會降低沖擊波強度而削弱清洗作用。然后功率加到正常清洗的功率水平進行超 聲清洗；有些超聲清洗設(shè)備附有抽氣裝置 （ 所謂真空脫氣 )，其目的同樣是減少清洗液中的殘存氣體。清洗槽是有限空間，超聲波由聲源向液面?zhèn)鞑r。要減少駐波的影響，有時清洗槽特意做成 不規(guī)則的形狀以避免駐波的形成，有時在超聲電源方面采取掃頻的工方式，使聲壓最小處不固定在一個地方而是不斷地移動．以達到較均勻的清洗。超聲波清洗形式是針對清洗對象來確定 的。適于中小型制件。另一種是根據(jù)大型制件的形狀和局部清洗的部位要求，將超聲波換能器設(shè)計成特殊形狀的專用超聲波清洗機進行清洗，適于外形尺寸及重量方而對清洗槽來說均較大的制件。如，先用加熱浸洗，再用超聲波清洗。 超聲波清洗的時間 超聲波清洗的效果和質(zhì)量與清洗時間有關(guān)，時間太短達不到清洗的質(zhì)量要求，時間太長不但效率低，同時還會發(fā)生 空化腐蝕影響制件的表面質(zhì)量。 超聲波清洗的特點 （ 1）超聲波清洗機理 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 超聲波清洗可達到比較理想的清洗效果，這點可從它的清洗機理來解釋。 超聲波清洗機實質(zhì)上是一個超聲振動的能源，它是由超聲波發(fā)生器和超聲波清洗器兩 大部份組成。清洗液在超聲振動作用下出現(xiàn)稀疏、密集狀態(tài)，在密集狀態(tài)時液體受正壓力作用，在稀疏狀態(tài)時液體受拉力作用，即負(fù)壓力作用。在稀疏狀態(tài)時氣泡增長，并吸收液體中更多的氣泡，而當(dāng)密集狀態(tài)時氣泡縮小。當(dāng)液體質(zhì)點運動 在氣泡閉合時突然停止，集中在微小容積內(nèi)的動能就要迅速釋放出來，就會從閉合的氣泡中心向外傳播一個球形沖擊波，在這 —點上的壓力就有數(shù)千個大氣壓，即發(fā)生空化作用。在這個壓力作用下，驅(qū)動清洗液流入制件，足以使固體表面的污物被剝離，尤如 —把強有力的刷子將制件上各處臟物沖刷出來，特別是手不可及的盲孔、溝槽處污物也被沖洗干凈，這就是空化的侵蝕作用。 （ 2）超聲換能器 在早期，超聲換能器的材料主要采用石英。由于其效率較高，價格較低，來源豐富，已大量發(fā)展應(yīng)用，基本上取代了其他換能器而占主導(dǎo)地位。但目前的情況是，盡管一臺電功率發(fā)生器可以做到幾千瓦的量級，但是單個超聲換能器的容量一般仍只限于幾十瓦到上百瓦的范圍，對大功率超聲清洗設(shè)備來說，只能由多個換能器聯(lián)合工作，有時很不方便，所以更大功率的超聲換能器的研究，發(fā)展，仍然是目前引起很多人重視的一個問題，對于超聲換能器和電功率發(fā)生器的這種發(fā)展情況來說，在其他一些超聲處理應(yīng)用項目中，例如，超聲焊接，超聲加工等等，似乎也經(jīng)歷著頗為雷同的過程。如圖 和 所示。當(dāng)輸入換能器的電功率相同時，由于喇叭輻射面的面積比棒狀換能器大，所以輻射面的聲強較低，與其粘 結(jié)的不銹鋼板表面空化腐蝕小。所以在一般情況下采用喇叭狀換能器較好，為進一步提高聲輻射效率、展寬頻帶，采用半穿孔結(jié)構(gòu)的寬頻帶超聲清洗換能器，如圖 12 所示。在清洗槽中得到。 圖 半穿孔結(jié)構(gòu)的寬頻帶超聲清洗換能器 ② 換能器在清洗槽中的分布及粘結(jié)問題 一般選用功率強度每平方厘米低于 (按粘有換能器的鋼板面積計算 )。換能器與清洗槽的粘結(jié)質(zhì)量對超聲清洗機整機的質(zhì)量影響很大．不但要粘牢，而且要求膠層均勻、不缺膠和不允許有裂縫，使超聲能量最大限度地向清洗液中傳輸，以提高整機效率和清洗效果。采取螺釘加粘膠的固定方式，這種連接方式雖然換能器不會掉下來，但是存在 許多隱患。如果在眾多的換能器中某個換能器溫升特別快，則表明該換能器可能粘結(jié)不好．因為此時聲輻射不好，電能量大部分消耗在換能器上而發(fā)熱。目前在超聲波清洗機的性能方面還存在一些模糊的認(rèn)識：認(rèn)為功 率越大，換能器數(shù)目越多．其性能越好，價值越高，甚至以此論價．這種認(rèn)識是不全面的．如上述，換能器布得過密，功率密度過大，不但清洗效果不好，而且槽底易空化腐蝕。如果效率低，在同樣清洗效果時則耗電大，反而增加了用戶的費用。各廠家所標(biāo)的超聲波清洗機的功率是含糊不清的，亟需有行業(yè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)． 相比其他多種的清洗方式，超聲波清洗機顯示出了巨大的優(yōu)越性，尤其在專業(yè)化、集團化的生產(chǎn)企業(yè)中，已逐漸用超聲波清洗機取代了傳統(tǒng)的浸洗、刷洗、壓力沖洗、振動清洗和蒸氣清洗等工藝方法，超聲波清洗機的高效率和高清潔度，得益于其聲波在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生的穿透性和空化沖擊疚，所以很容易將帶有復(fù)雜外形，內(nèi)腔和細空的零部件清洗干凈，對一般的除油、防銹、磷化等工藝過程，在超聲波作 用下只需兩三分鐘即可完成，其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍，甚至幾十倍，清潔度也能達到高標(biāo)準(zhǔn)，這在許多對產(chǎn)品表面質(zhì)量和生產(chǎn)率要求較高的場合，更突出地顯示了用其它處理方法難以達到或不可取代的結(jié)果。 加熱進入清洗，加壓噴淋清洗的清洗原理是利用液體在之