机械毕业设计-超声波洗碗机的设计（含全套CAD图纸+1.1万字说明书+外文翻译）

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机械毕业设计-超声波洗碗机的设计（含全套CAD图纸）文件目录：
A3-碗篮.dwg
A4-排水头.dwg
A4-水管接头.dwg
超声波洗碗机的设计.doc
鉴定意见表.doc
评阅表.doc
任务书.doc
设计说明书.doc
相关资料.doc
A0-洗碗机装配图.dwg
A2-喷臂.dwg
A2-清洗槽.dwg
A2-箱体.dwg
A3-加热器.dwg
A3-门盖.dwg

目 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
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
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……………………………………………13
5.2 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
附录……………………………………………………………… 24


第四章 超声清洗参数选定

4.1 影响超声波清洗效果的因素
4.1.1 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。

4.1.2 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20KHz~40KHz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400×400×430，所以这里选择28KHz。

4.1.3 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，所以综合考虑后，选取自来水为清洗液。
4.2 超声场的研究
4.2.1 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。
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。

4.3 选取参数
4.3.1 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50℃

4.4 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，功率密度为0.35—1W/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---喷臂清洗1min