（优秀毕业全套设计）新型超声波洗碗机的设计

由于清洗的为陶瓷玩具，清洗槽规格为，所以这里选择。

清洗液选择清洗液的时候要考虑三点。

第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，所以综合考虑后，选取自来水为清洗液。

.超声场的研究空化强度的测量因为空化核运动不是线性，所以在个超声场中，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分裂成离子和，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。

由于条件限制，这里参考知网专利论文得出实验结论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。

无扫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些地方声压小些地方声压大，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。

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。

单面扫频的清洗效果最好。

.选取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。

超声功率密度发射功率发射面积通常.，在液体中传播的超声波能对物体表面的污物记性清洗，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个大气压时，其功率密度为.，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，因此在液体中产生个很大的压力。

综上，功率密度应选在.之间。

超声清洗时间般根据污垢的的不同，单次清洗时间为分钟不等，鉴于中国人饮食习惯偏向油腻，这里将超声清洗时间定为分钟。

水温这里将清洗水温定在.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，清洗时间为，功率密度为.之间，频率为，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喷臂清洗第五章超声波洗碗机结构设计.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。

.各重要部件设计清洗槽清洗槽材质为不锈钢板，内箱尺寸，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定的损耗，长时间积累后会使超声清洗的些参数发生变化，所以选择耐腐蚀性好的不锈钢板。

清洗槽内焊接个凸台，用于喷臂的固定。

清洗槽底部与箱体有定距离，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。

进排水系统进排水系统主要由电磁阀，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。

水管材料选管。

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图干簧管结构示意图水位感应器外部套有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，触发下步。

当浮力小球第次到达高水位开关时，会接通高水位开关的干簧管簧片，使其导通，从而触发控制系统使加热器工作。

排水时，当浮力小球到达低水位开关时，会接通低水位开关的干簧管簧片，使其导通，从而触发控制系统使喷臂泵工作。

其示意图如下图水位感应器结构示意图喷臂系统管道用材料的管和接头，并用胶进行密封。

也称为聚氯乙烯，它的特点是造价低可回收利用强度高性能稳定安全卫生。

超声波结束后的喷臂清洗是很重要的个步骤。

可以将超声清洗后残留的油污彻底清除。

当水在喷臂泵的带动下会从喷臂孔中喷出，水流冲击到碗具上，利用水的冲击对残留进行冲洗。

喷臂系统参照淋浴喷淋头进行设计，采用圆形喷头，喷孔密集排布于喷头之上。

喷臂水管与进水管之间采用水管接头连接，连接处采用尼龙挡水圈密封，防止水露出。

清洗槽内焊接有凸台，用于固定喷臂与进水管。

图喷臂结构示意图超声波发生器超声波最主要的两个部分就是超声发生器和超声换能器。

其中超声发生器是产生电磁振荡信号并提供能量的工作部分，而超声换能器才是最终实现超声振动的工作部分。

超声发生器是个大功率的信号发生器，它的作用就是给超声换能器个定频率的电磁振荡能量，当此频率与超声换能器的谐振频率相等时，就产生共振。

为了能让超声发生器更好的为超声换能器提供频率准确功率较高的信号和能量。

为了使超声波发生器发挥最大效能，需注意以下几个问题频率自动跟踪问题因为换能器的谐振频率会随着工作过程发生变化，所以发生器的输出电信号的频率必须具有跟随其变化而变化的特点，这就要求发生器具有频率自动跟踪功能。

配备末级放大器，将微小的信号转化为大功率的信号。

功率合成器单个放大器不足以满足需要时，利用功率合成器将单的放大信号相加，获得远远大于单个的功率输出。

功率放大器的保护由于受电源电压外界干扰脉冲及换能器负载回路参数等影响，末级功率放大器电路往往会失效。

针对不同的故障原因，末级功放保护措施有过压保护，过流保护，负载开路，短路保护，双管导通保护，激励信号源的误触发保护等。

与换能器匹配是通过匹配使超声发生器向换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要个最佳的负载才能输出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负载，也就是阻抗变换作用二是通过匹配使发生器功率效率最高，这是由于换能器静电抗的原因，造成工作频率上的输出电压和电流有定的相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器的输出效率降低。

因此在发生器输出端并上或串上个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也就是谐调作用。

所以匹配的好坏直接影响到功率超声源的产生和效率。

根据要求，确定超声波设计参数保险座在输出过载或超声换能器工作异常时及时断开电源，保护超声波发生器频率微调超声波输出频率为，但在定范围内连续可调，在不同的工况条件下调整微调使换能器始终工作在最佳状态下，换能效率达到最大扫频在清洗过程中使超声频率在合理范围内往复扫动，带动清洗液形成细微回流，使工件污垢在被超声剥离的同时迅速带离工件表面，大大缩短工件清洗时间，提高清洗效率，以达到快速清洗的目的。

功率可调根据所确定的清洗槽的尺寸，确定最大功率为，可实现本机输出功率的连续可调但通过试验，选择洗碗机的功率为。

根据以上要求，综合考虑选用东莞科美达公司生产的型超声波发生器，其规格为，功率为，清洗温度，频率可调超声波换能器超声波换能器是种将机械能，高频电能转化为声能的装置。

超声发生器产生的的高频电信号引起换能器内换能材料中电磁场的变化，对换能器的机械振动部分产生个推动力，使之进入振动状态，接着导致与机械振动系统相连的介质振动，向介质中辐射声波。

换能器般分成两个部分，第部分是换能器材料部分，第二部分是机械振动放大部分，又叫变幅杆。

变幅杆的作用是将比较小的机械振动幅度转化为较大的振幅，提高振速比，减少换能器的谐振阻抗，有效地提高效率，降低发热量，延长换能器寿命，可固定整个机械系统从而尽可能的减少机械能量的损失，能使换能器和工作媒质之间获得热学和化学上的隔绝。

换能器示意图如图图超声波换能器结构示意图换能器有电动式电磁式磁致伸缩式电容式压电式等，其中，压电式因其转换效率高，功率容量大以及结构形状等可以根据实际要求自行设计等优点而广泛使用。

超声波振子参数设定根据清洗槽侧面积为，由于功率密度应在.，所以在侧面安装个超声波振子，振子功率选择。

功率密度可达.。

频率选。

综上，这里选择东莞科美达公司生产的型超声波换能器，其规格为，阻抗，频率正负.可调，功率为，最高可用温度。

分别将换能器和清洗槽壁粘结处进行喷沙处理，清洗干净后，按定工艺进行粘结，要求粘合平整，粘合面有足够的强度。

加热系统在清洗槽底部均匀布置加热器，在自来水进入清洗槽后，控制面板控制加热器启动，通过实验测定加热器功率加热到的时间为分钟左右，所有加热分钟后加热器停止工作。

加热器内有电阻丝构成，上面用不锈钢辐射板遮盖，下面设置层陶瓷纤维隔热层。

其结构示意图如图图加热器结构图.本章小结对洗碗机各个重要部件的材料型号大小位置进行了选取和设计，画出号装配图。

结构基本合理，能达到设计要求。

但很多地方的设计比较粗糙，比如排水头的设计。

第六章控制系统.控制逻辑由方案设计可得出洗碗机工作流程图进水加热超声清洗排水喷臂清洗排水。

编辑控制逻辑图如下图清洗流程图.处理器选择根据逻辑图选择控制器，这里选用西门子其参数为电源输入继电器输出本机集成输入输出共个数字量点可连接个扩展模块最大扩展至路数字量点或路模拟量点字节程序和数据存储空间个独立的高数计数器个独立的高数脉冲输出具有控制器个通讯编程口具有通讯协议。

第七章总结本文是以“新型超声波洗碗机”课题为研究背景的。

洗碗机生产技术在国外已经比较成熟，但它主要适合国外以碟盘等扁平状的餐具。

而我国是以碗为主要餐具的国家，碗具类型规格式样五花八门，碗的凹度大，且比较油腻。

现有洗碗机大多采用喷臂式，水流较强，但是冲刷点还是有可能不能遍布碗壁各处，洗涤效果并不如洗碗机生产厂家标榜的那样好，且均需专用的洗涤剂。

迄今为止，超声波清洗技术在家用洗碗机的应用在我国还属空白。

在世界上人口最多的中国，洗碗机有很广阔的消费市场，尤其是无需任何洗涤剂的超声波洗碗机。

因此，本课题所作的研究工作具有非常重要的意义。

本文完成了预定的所有任务。

现把设计中具有的优点和创新之处总结如下.洗涤方式独特。