1目錄引言3第一章超聲波清洗機(jī)原理與結(jié)構(gòu).4第一節(jié)超聲波清洗的原理和特點(diǎn).4第二節(jié)超聲波清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)定.5第二章超聲波發(fā)生器設(shè)計(jì).6第一節(jié)超聲波發(fā)生器的選擇.6第二節(jié)超聲波振蕩器設(shè)計(jì).7第三節(jié)超聲波放大器設(shè)計(jì)8第四節(jié)高頻驅(qū)動(dòng)和匹配電路.10第三章超聲波換能器計(jì).11第一節(jié)換能器的選擇.11第二節(jié)換能器設(shè)計(jì)計(jì)算（此處刪除500字）.12第四章清洗槽計(jì)16參考獻(xiàn).17附錄一：工藝規(guī)程制訂與并行工程附錄二：ProcessPlanningandConcurrentEngineering2超聲波清洗機(jī)摘要：超聲波清洗始于20世紀(jì)50年代初，隨著技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)用日益擴(kuò)大。目前已廣泛地用于電子電器工業(yè)、清洗半導(dǎo)體器件、電子管零件、印刷電路、繼電器、開(kāi)關(guān)和濾波器等；機(jī)械工業(yè)中用于清洗齒輪、軸承、油泵油嘴偶件、燃油過(guò)濾器、閥門及其他機(jī)械零件，大如發(fā)動(dòng)機(jī)及導(dǎo)彈部件，小如手表零件；再如光學(xué)和醫(yī)療器械方面用于清洗各種透鏡、眼鏡及框、醫(yī)用玻璃器皿、針管和手術(shù)器具等；此次設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)主要應(yīng)用于家庭中廚具和一些難洗的生活用具。該產(chǎn)品是一種機(jī)電產(chǎn)品，通過(guò)壓電陶瓷材料做成的超聲波換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變成機(jī)械振動(dòng)，在液體中產(chǎn)生超聲波振動(dòng)進(jìn)行清洗。利用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)任何生活用具不存在清洗不到的死角，且清洗潔凈度非常高。這種新一代時(shí)尚家電，能夠使人們從繁瑣的家務(wù)勞動(dòng)中解脫出來(lái)。關(guān)鍵詞：超聲波；清洗機(jī)；換能器3UltrasonicwasherAbstract:ultrasoniccleaningbeganintheearly1950s,withthedevelopmentoftechnologyapplicationwidening.Currentlyhasbeenwidelyusedinelectronicindustry,semiconductordevice,cleaningtubepartsandprintingcircuit,relays,switchesandfilter；etc.Mechanicalindustryforthecleaninggears,bearings,dieseloil,fuelfilter,valvesandothermechanicalparts,suchasengineandmissilecomponents,suchaswatchofsmallparts,Again,suchasopticalandmedicalequipmentusedforwashingvariousaspectslens,glassesandframe,glassware,medicalandsurgicalinstruments,etc.；adjustedThedesignofultrasoniccleaningmachineismainlyusedinthefamilyofkitchenutensilsandappliancesandsomedifficultlifewashing.Thisproductisakindofmechanicalandelectricalproducts,throughthepiezoelectricmaterialsmadeofultrasonictransducerwillexceedaudioelectricaloscillationintomechanicalvibration,ultrasonicvibrationinliquidincleaning.Usingultrasoniccanpenetratesolidmaterialandmakethecleaningmediumvibrationandproducecavitationbubbles,thecleaningmethodforanylifeappliancedoesnotexistinacorner,andnotcleanedcleancleanlinessisveryhigh.Thisnewgenerationoffashionablehomeappliance,canmakepeoplefromthehousework.Keywords:ultrasonic,Cleaner,transducer4引言超聲波是一種超過(guò)人類聽(tīng)力頻率范圍的聲波，具有頻率高、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。超聲清洗始于2O世紀(jì)5O年代初，開(kāi)始主要用于電子、光學(xué)和醫(yī)藥等領(lǐng)域，作為一項(xiàng)實(shí)用性很強(qiáng)的技術(shù)，其應(yīng)用場(chǎng)所廣泛，涉及到大的機(jī)械零部件，小半導(dǎo)體器件的清洗等，常常稱作“無(wú)刷清洗”。超聲波清洗的主要特點(diǎn)是速度快、效果好、容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制等針對(duì)復(fù)雜工件表面，如空穴、凹凸處，普通清洗方法很難實(shí)現(xiàn)，而采用超聲波就可以獲得很好的效果。隨著聲化學(xué)的出現(xiàn)與應(yīng)用，再配合使用適當(dāng)?shù)娜芤?，調(diào)節(jié)清洗液酸堿度等，清洗效果更好5第一章超聲波清洗機(jī)原理與結(jié)構(gòu)1.1超聲波清洗的原理和特點(diǎn)圖1是超聲波清洗的原理圖，換能器將超聲頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)并通過(guò)清洗槽壁向盛在槽中的清洗液輻射超聲波。存在于液體中的微氣泡(稱為空化核)在聲波的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增長(zhǎng)，然后突然閉合。在氣泡閉合時(shí)，產(chǎn)生沖擊波，在氣泡周圍產(chǎn)生10一10Pa的壓力及局部高溫，這種物理現(xiàn)象稱為超聲空化?？栈a(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中。蒸汽型空化對(duì)污垢層的直接反復(fù)沖擊，一方面破壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面也會(huì)引起污物層的疲勞破壞而脫離。氣體型氣泡的振動(dòng)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)，使污垢脫落。由于空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，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，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)生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面上會(huì)產(chǎn)生高速的微聲流，所有這些作用能夠破壞污物，除去或削弱邊界污層，增加攪拌、擴(kuò)散作用，加速可溶性污物的溶解，強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。圖1超聲波清洗機(jī)原理圖由此可見(jiàn)，凡是液體能浸到聲場(chǎng)存在的地方都有清洗作用，而且清洗速度快、質(zhì)量高，特別適合于清洗件表面形狀復(fù)雜，如空穴、狹縫等的細(xì)致清洗，易于實(shí)現(xiàn)清洗自動(dòng)化。對(duì)一般的除油、防銹、磷化等工藝過(guò)程，在超聲波作用下只6需兩三分鐘即可完成，其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍到幾十倍，清潔度也達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。在某些場(chǎng)合下可以用水劑代替有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，或降低酸堿的濃度。對(duì)于一些有損人體健康的清洗，如清洗放射性污物可以實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)化清洗。超聲清洗也有其局限性，例如對(duì)聲波反射強(qiáng)的材料如金屬、陶瓷和玻璃等清洗效果好，而對(duì)聲波吸收大的材料如布料、橡膠以及粘度大的污物清洗效果差。1.2超聲波清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)定(1)超聲波清洗機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超聲波清洗機(jī)主要由超聲波發(fā)生器、超聲換能器和清洗槽組成，其結(jié)構(gòu)如圖1。超聲波發(fā)生器將50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻電振蕩信號(hào)后，通過(guò)電纜輸送給超聲換能器。清洗槽是盛放清洗液和被清洗零部件的容器。(2)參數(shù)設(shè)定為了實(shí)現(xiàn)超聲波清洗的高效率，應(yīng)當(dāng)選擇最佳的聲強(qiáng)、頻率及清洗槽聲場(chǎng)分布等參數(shù)。工作頻率選在2050kHz之間。低頻聲波的空化氣泡大、數(shù)量少，易于清洗較粗糙物品。高頻聲波空化氣泡小、數(shù)量多，易于清洗精細(xì)且形狀復(fù)雜的物品。本超聲波清洗機(jī)用于清洗較粗糙的生活用具，所以采用低頻20kHz。清洗液采用碳?xì)淝逑匆?，碳?xì)淝逑匆壕哂幸韵绿攸c(diǎn)：清洗性能好，蒸發(fā)損失小，無(wú)毒，材料相容性好，不破壞環(huán)境，價(jià)格便宜。7第二章超聲波發(fā)生器設(shè)計(jì)2.1超聲波發(fā)生器的選擇超聲波發(fā)生器也稱作超聲電源，它是一種用以產(chǎn)生超聲頻電能并向超聲換能器提供的裝置。按照所采用的工作原理，可以把超聲波發(fā)生器分為模擬電路和數(shù)字電路兩大類。模擬電路超聲波發(fā)生器又分為振蕩一放大型和逆變型兩種。本設(shè)計(jì)采用振蕩一放大型超聲波發(fā)生器，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。它是一個(gè)帶有振蕩電路的放大器，由振蕩、放大、匹配電路和電源組成。振蕩器產(chǎn)生一定頻率的信號(hào)，放大器將其放大到一定的功率輸出。達(dá)到最佳負(fù)載值，通過(guò)輸出變壓器進(jìn)行阻抗匹配，并通過(guò)功放輸出。圖2振蕩-放大型超聲波發(fā)生器結(jié)構(gòu)框圖振蕩條件：從結(jié)構(gòu)上看，正弦波振蕩器就是一個(gè)沒(méi)有輸入信號(hào)的、帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。圖3表示接正反饋時(shí)放大器在輸入信號(hào)1X=0時(shí)的方框圖，簡(jiǎn)化下得圖4。由圖4可知，如果在放大器輸入端1外接一定頻率，一定幅度的正弦波信號(hào)Xa，經(jīng)過(guò)基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的環(huán)路輸出后，在反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端2得到反饋信號(hào)Xf與Xa在大小和相位上都一致，則可以除去外接信號(hào)Xa，將1、振蕩器放大器匹配器電源超聲換能器82兩端連接在一起(如圖中虛線所示)而形成閉環(huán)系統(tǒng)，其輸出端可繼續(xù)維持與開(kāi)環(huán)時(shí)一樣的輸入信號(hào)，即fX=aX。圖3正弦波振蕩器方框圖圖4正弦波振蕩器方框圖AFAF1振幅平衡條件AF基本放大器（A）反饋網(wǎng)絡(luò)（F）9和a+f=2nn=0,1,2,3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f0是由相位平衡條件決定的。一個(gè)正弦波振蕩器只在某一個(gè)頻率下滿足相位平衡條件，這個(gè)