家用洗碗機(jī)三維建模設(shè)計(jì)（含三維SW及CAD圖紙）

家用洗碗機(jī)三維建模設(shè)計(jì)（含三維SW及CAD圖紙）,家用,洗碗機(jī),三維,建模,設(shè)計(jì),SW,CAD,圖紙 目 錄 摘 要 3 ABSTRACT 4 第1章 緒論 5 1.1背景 5 1.1.1選題的依據(jù)及研究意義 5 1.1.2國內(nèi)外洗碗機(jī)發(fā)展與現(xiàn)狀 6 1.2國內(nèi)市場(chǎng)上洗碗機(jī)的分析 7 1.2.1國內(nèi)市場(chǎng)上洗碗機(jī)的特點(diǎn)與不足 7 第2章 總體方案 8 2.1設(shè)計(jì)要求 8 2.2整體方案設(shè)計(jì) 8 2.3本章小結(jié) 9 第3章 超聲波清洗原理 10 3.1超聲波清洗技術(shù)簡(jiǎn)介 10 3.2超聲清洗機(jī)理 10 3.2.1超聲空化作用 10 3.3超聲空化閥 11 第4章 超聲清洗參數(shù)選定 12 4.1影響超聲波清洗效果的因素 12 4.1.1聲強(qiáng) 12 4.1.2頻率 12 4.1.3清洗液 12 4.2超聲場(chǎng)的研究 13 4.2.1空化強(qiáng)度的測(cè)量 13 4.3選取參數(shù) 13 4.3.1超聲清洗參數(shù) 13 4.4本章小結(jié) 14 第五章 超聲波洗碗機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 5.1整體方案設(shè)計(jì) 15 5.2各重要部件設(shè)計(jì) 15 5.2.1清洗槽 15 5.2.2進(jìn)排水系統(tǒng) 15 5.2.3水位感應(yīng)系統(tǒng) 16 5.2.4 噴臂系統(tǒng) 17 5.2.5超聲波發(fā)生器 18 5.2.6超聲波換能器 19 5.2.7加熱系統(tǒng) 20 5.3本章小結(jié) 20 第6章 控制系統(tǒng) 21 6.1控制邏輯 21 6.2處理器選擇 21 第7章 洗碗機(jī)SOLIDWORKS設(shè)計(jì) 23 7.1 Solidworks的簡(jiǎn)介 23 第8章 結(jié)語 24 致謝 25 參考文獻(xiàn) 26 摘 要 為節(jié)約國人清洗餐具的時(shí)間，減輕人民的家務(wù)勞動(dòng)強(qiáng)度，本文設(shè)計(jì)了一款新型超聲波洗碗機(jī)。本文將超聲波清洗系統(tǒng)引入洗碗機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高效、低能耗、低污染的目標(biāo)，以滿足國人對(duì)洗碗機(jī)的使用需求。 在洗碗機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，優(yōu)先使用不銹鋼材質(zhì)作為清洗槽，合理布置各部件的結(jié)構(gòu)空間，實(shí)現(xiàn)空間利用最大化。清洗工藝方面，根據(jù)鋁錫箔腐蝕法所得的結(jié)果，分析洗滌槽內(nèi)超聲波空化強(qiáng)度的分布，選擇合適的參數(shù)，確定最優(yōu)的清洗流程?？刂葡到y(tǒng)方面，選取合適的PLC，以各個(gè)部分作用的時(shí)間先后為邏輯順序，實(shí)現(xiàn)清洗過程的自動(dòng)化。 關(guān)鍵詞：超聲波；洗碗機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；PLC Abstract In order to save the time of cleaning dishes, and reduce the intensity of housework, a new ultrasonic dishwasher was designed. In this paper, ultrasonic cleaning system is introduced into the dishwasher design to achieve high efficiency, low energy consumption and low pollution, so as to meet the demand of dishwashers in china. In the dishwasher structure design, priority is to use stainless steel as cleaning tank, reasonable layout of each part of the structure space, to maximize space utilization. The cleaning process, the aluminum foil corrosion method according to the results, analysis of the distribution of ultrasonic cavitation intensity in the washing bath, select the appropriate parameters, determine the optimal cleaning process. In the control system, the proper PLC is selected, and the automation of the cleaning process is realized in the logical order of the time of each part. Key words: ultrasonic wave; dishwasher; structure design; PLC 第1章 緒論 1.1背景 1.1.1選題的依據(jù)及研究意義 作為一種家庭的日常且必須的家務(wù)活，洗碗常常因油污而較難清洗的問題變得不受歡迎。隨著技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)洗碗機(jī)的出現(xiàn)，簡(jiǎn)化人們洗碗的流程，降低接觸油污的機(jī)會(huì)，具有較強(qiáng)的實(shí)用意義。但現(xiàn)有的洗碗機(jī)對(duì)添加的潔凈洗滌劑的量和質(zhì)均要求較高，常常需要大量的水清洗碗表面的洗滌劑，污染大且浪費(fèi)大量水資源。 為此，超聲波洗碗機(jī)通過超聲波清洗碗具，經(jīng)過多年的技術(shù)積累，這種洗碗方式逐漸成熟。它因污染小而廣受歡迎，但這種方式常常受一些影響因素的影響而降低洗碗的潔凈效果。 影響超聲清洗效果的因素有很多。如聲強(qiáng)必須大于空化閥，且這種方式只對(duì)金屬、玻璃、塑料等材質(zhì)的器件具有不錯(cuò)的潔凈效果。超聲波洗碗機(jī)有以下特點(diǎn)： 1、節(jié)水省電、低噪音。2、清潔度高、沒有死角。3、不需用專用洗滌劑，環(huán)保。 1.1.2國內(nèi)外洗碗機(jī)發(fā)展與現(xiàn)狀 1929年國外的第一臺(tái)家用洗碗機(jī)誕生，標(biāo)志著家庭機(jī)器洗碗的開始。經(jīng)過十多年的發(fā)展，美國出現(xiàn)了性能和外形較好的洗碗機(jī)，使得洗碗機(jī)逐漸受到家庭成員的喜愛。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，微型電腦的應(yīng)用使得洗碗機(jī)更加智能化，于是越來越多的洗碗機(jī)進(jìn)入西方家庭。而亞洲最早開始從事洗碗行業(yè)的是日本，所代表的企業(yè)有松下（National）、?三洋（SANY）、?三菱（MITSUB?ISHI）、東芝（TOSHIBA）等。洗碗機(jī)在國外市場(chǎng)具有廣闊的前景，促進(jìn)洗碗機(jī)創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，兩者相互促進(jìn)，相互影響，推動(dòng)洗碗機(jī)行業(yè)的發(fā)展。目前洗碗機(jī)的技術(shù)正向低耗、高效率和環(huán)保方向發(fā)展。 我國洗碗機(jī)市場(chǎng)起步較晚，且目前洗碗機(jī)尚未在大范圍內(nèi)認(rèn)可使用。第一，我國尚未研制出使用于陶瓷餐具的洗碗機(jī)。第二，現(xiàn)有的洗碗機(jī)清洗餐具的效率不高，需要多次清洗，經(jīng)濟(jì)成本較高。第三，洗碗機(jī)的占用空間較大，不適宜小戶型空間使用。第四，我國生產(chǎn)的洗碗機(jī)價(jià)格較高，性價(jià)比較低。 綜上所述，我國現(xiàn)有的洗碗機(jī)技術(shù)還不能滿足國人的需求，還存在很大的進(jìn)步空間，有必要有針對(duì)性的考慮國人的飲食習(xí)慣、餐具材質(zhì)、生活習(xí)性等方面開發(fā)一款適合國人使用的高效、節(jié)能、環(huán)保的洗碗機(jī)。 第2章 總體方案 2.1設(shè)計(jì)要求 新型超聲波洗碗機(jī)的設(shè)計(jì)原則如下： （1）結(jié)構(gòu)要求合理，實(shí)現(xiàn)正常功能。 （2）清洗后，98％的餐具能達(dá)到洗凈標(biāo)準(zhǔn)。 （3）效率高，清洗時(shí)間要求為三十分鐘。 （4）清洗過程自動(dòng)化。機(jī)器啟動(dòng)后，自動(dòng)工作，并有指示燈提示。 2.2整體方案設(shè)計(jì) 本論文通過將超聲波技術(shù)與洗碗機(jī)有機(jī)結(jié)合，改變我國洗碗機(jī)高能耗、低效率的現(xiàn)狀，方案設(shè)計(jì)如圖2-1所示。 新型洗碗機(jī)的工作過程如下： （1） 加水過程：進(jìn)水電磁閥打開，水流入水槽中，水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水電磁閥。 （2） 清洗過程：加熱器讓水和餐具升溫到設(shè)定值，然后開啟超聲波清洗系統(tǒng)。油污與餐具在超聲空化作用下剝離，清洗一段時(shí)間后停止清洗。 （3） 輔助清洗過程：打開排水電磁閥，噴臂電磁閥打開清洗餐具。 （4） 排水過程：洗滌完畢，剩余污水排出。 1：進(jìn)水電磁閥；2：噴臂電磁閥；3：排水電磁閥；4：超聲波振子；5：噴臂 圖2-1 總體方案圖 2.3洗碗機(jī)Solidworks設(shè)計(jì) Solidworks自從二十世紀(jì)九十年代中期投入市場(chǎng)以來，由于其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)、通用性、簡(jiǎn)單易學(xué)，和快捷的二次開發(fā)等性能，大大地提高了工程設(shè)計(jì)人員在工作中的效率，收到了全球各大公司的廣泛應(yīng)用和推廣。該款軟件是由美國solidworks公司開發(fā)研究的專業(yè)繪圖軟件，目前已經(jīng)能夠與PROE、UG等三維軟件形成鼎足之示，成為三維制圖軟件的標(biāo)準(zhǔn)。目前該款軟件應(yīng)用非常廣泛，在機(jī)械、電子、能源等諸多領(lǐng)域。 Solidworks的三個(gè)重大特點(diǎn)在于其功能覆蓋廣，操作簡(jiǎn)單易懂，可編程性強(qiáng)。這使得Solidworks能夠成為先進(jìn)的、主流的三維輔助設(shè)計(jì)軟件。Solidworks具有超強(qiáng)大的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，通過為客戶提供多種產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，減少設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，并能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量。Solidworks不僅能夠建模還能夠進(jìn)行裝配和干涉檢查，除此之外還能夠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真、有限元分析等更高級(jí)的功能。此外，還有包括一些其他產(chǎn)品，比如，DesignWorks產(chǎn)品通過直接讀取Solidworks的裝配關(guān)系，來進(jìn)行自定義連接，并進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，還能夠加計(jì)算出的力學(xué)結(jié)果加載到零件上，對(duì)裝配體進(jìn)行分析。 2.4本章小結(jié) 洗碗機(jī)最重要的為清洗系統(tǒng)。本章節(jié)介紹了新型洗碗機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案及其實(shí)現(xiàn)的功能，工作流程。 第3章 超聲波清洗原理 3.1超聲波清洗技術(shù)簡(jiǎn)介 超聲技術(shù)根據(jù)不同的應(yīng)用模式分為檢測(cè)超聲、功率超聲兩類。檢測(cè)超聲通過超聲波本身的波的一些特性實(shí)現(xiàn)信息提取，如通過波的反射、折射等傳播特性提取物質(zhì)的內(nèi)部信息，屬于超聲的被動(dòng)應(yīng)用。而功率超聲則是通過超聲波本身的具有能量，與一些材料之間相互作用，進(jìn)而使得物資發(fā)生變化，比如超聲波清洗技術(shù)，屬于超聲的主動(dòng)應(yīng)用。超聲波清洗具有高效、易控制的特點(diǎn)，尤其是對(duì)一些形狀特殊、非常規(guī)造型的器件清洗效果較為理想，也十分適用于餐具的清洗。 3.2超聲清洗機(jī)理 3.2.1超聲空化作用 利用超聲空化實(shí)現(xiàn)餐具清洗原理是通過超聲影像液體中的空氣核，產(chǎn)生不同的壓力，正壓力使得氣泡消失，氣泡消失是伴隨著很大的沖擊力和較強(qiáng)的局部壓力，進(jìn)而沖擊油污。同時(shí)閉合的巨大壓力能帶動(dòng)水中的磨料粒子撞擊餐具表面，是油污脫落。 超聲清洗過程中還具體下列作用： 微射流：液體中的空氣核閉合過程中存在一個(gè)不對(duì)稱閉合狀態(tài)。在此狀態(tài)下將形成100m/s的液體射流，該流體沖洗餐具上的油污。 乳化作用：在超聲空化作用下，有油污包裹住的固體粒子，在兩種液體的分界面迅速分散而乳化，固體粒子自動(dòng)脫落。 3.3超聲空化閥 使清洗液達(dá)到空化作用的最小聲強(qiáng)或者聲壓幅值稱為空化閥。只有超聲參數(shù)超過空化閾值才能產(chǎn)生空化作用?？栈yPc表示為： 其中Po代表液體的靜壓力；Pv表示蒸汽壓強(qiáng)；Ro表示空氣核半徑，是表面張力系數(shù)。 由上式可知，清洗液體中氣體含量越少，空化閥值就越高，從而靜壓力越大，增加液體粘性，又影響空化閾值大小。由此可知，空化閥值和液體本身的性質(zhì)、溫度、壓力和氣體含量有關(guān)?？栈y與沾滯系數(shù)之間的關(guān)系可通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 期中，μ為沾滯系數(shù)。 第4章 超聲清洗參數(shù)選定 4.1影響超聲波清洗效果的因素 4.1.1聲強(qiáng) 聲強(qiáng)指液體單位體積上的聲波具有的功率強(qiáng)度值。聲強(qiáng)和液體中空氣的空化強(qiáng)度息息相關(guān)，通常情況下，呈現(xiàn)正相關(guān)特性，意味著聲強(qiáng)越大，空化越強(qiáng)，洗碗機(jī)的潔凈效果越好。但是聲強(qiáng)值還會(huì)影響聲源表面液體的壓強(qiáng)，形成過量氣泡，這種氣泡會(huì)隔斷聲波的傳播，吸收聲波在液體中的傳播能量，沖擊油污的聲波太弱則無法清洗餐具，聲波太強(qiáng)又會(huì)使得過量氣泡過多，形成聲波屏障，阻斷聲波的傳播，影響潔凈效果，有時(shí)甚至?xí)茐钠骷砻?。此外，由于洗碗機(jī)的清洗空間有限，超聲波在傳播過程中易形成駐波，進(jìn)而使波節(jié)處聲壓過小，無法發(fā)生空化，造成清洗盲區(qū)。聲強(qiáng)一般選在1W/cm2---2W/cm2之間。 4.1.2頻率 超聲波頻率越低則越容易產(chǎn)生空化作用。正常情況下，頻率越低，空化核的閉合半徑半徑越大，進(jìn)而產(chǎn)生的射流越強(qiáng)，清洗污穢的效果越好。但是，當(dāng)頻率低于20KHz時(shí)，液體中的空化核不能破裂，意味著無法完成空化過程，此時(shí)超聲波不再具有空化作用。一般，超聲波的工作頻率選擇范圍為20KHz~40KHz?？紤]到洗碗機(jī)的清洗對(duì)象的材質(zhì)大多為陶瓷，清洗槽規(guī)格為400×400×430，所以本文選擇28KHz作為清洗頻率。 4.1.3清洗液 清洗液的選擇需要綜合考慮多方面因素。首要考慮的是清洗液本身的去污能力。其次是清洗液液體本身的粘度和表面張力特性對(duì)超聲空化作用的影響。最后是考慮使用液體的環(huán)境污染因素。由前文可知，空化閾值還與清洗液的粘度呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性，粘度大，空化閥值大，進(jìn)而使得超聲波的空化作用越難產(chǎn)生。而清洗液表面張力也對(duì)空化強(qiáng)度具有正相關(guān)特點(diǎn)，張力大意味著液體的空化強(qiáng)度大，越容易實(shí)現(xiàn)超聲清洗。綜合考慮后，本文選取日常使用的自來水作為為洗碗機(jī)的清洗液。 4.2超聲場(chǎng)的研究 4.2.1空化強(qiáng)度的測(cè)量 空化核運(yùn)動(dòng)過程中的空化強(qiáng)度在液體中的變化情況較難測(cè)量。且由于實(shí)驗(yàn)室條件限制，本文參考其它文獻(xiàn)的相關(guān)觀點(diǎn)： 1：超聲波空化強(qiáng)度從離聲源近的地方開始逐漸增強(qiáng)，在中部的時(shí)候達(dá)到最大，隨后逐漸減弱。其原因是過多的空化氣泡會(huì)形成聲波屏障，會(huì)影響聲波的傳遞，所以在遠(yuǎn)的地方，空化強(qiáng)度反而減弱。 2：無掃頻作用的清洗效果差。由前文分析可知，由于洗碗機(jī)清洗空間小，易形成駐波影響潔凈效果，而掃頻可以避免駐波形成。只要使超聲頻率在合理的范圍內(nèi)變化。 3、相同情況下。雙面作用強(qiáng)度比單面作用低。 4、單面掃頻的清洗效果最好。 4.3選取參數(shù) 4.3.1超聲清洗參數(shù) 超聲清洗參數(shù)主要包括超聲功率、清洗時(shí)間、水溫等，下面介紹三個(gè)參數(shù)的詳細(xì)確定過程。 超聲功率密度：P=發(fā)射功率（W）/發(fā)射面積（cm2）； 通常 P≥ 0.3W/cm2，在液體中傳播的超聲波能對(duì)物體表面的污物記性清洗，其原理用空化閥表示，超聲波振動(dòng)在液體中傳播的音波壓強(qiáng)打到一個(gè)大氣壓時(shí)，其功率密度為0.35W/cm2，這是超聲波的音波壓強(qiáng)峰值就可打到真空或者負(fù)壓，但實(shí)際上無負(fù)壓存在，因此在液體中產(chǎn)生一個(gè)很大的壓力。綜上，功率密度應(yīng)選在0.35—1W/cm2之間。 超聲清洗時(shí)間：通過情況下，超聲清洗時(shí)間與餐具表面的油污類型相關(guān)，不同的油污類型需要的清洗時(shí)間不同。但清洗時(shí)間大多不低于3分鐘，不超過10分鐘，考慮到我國居民日常飲食習(xí)慣問題，本文將清洗時(shí)間設(shè)定為10分鐘。 水溫：這里將清洗水溫定在50℃ 4.4本章小結(jié) 本章主要分析了影響洗碗機(jī)清洗效果的因素，并確定了各影響參數(shù)的大?。汗ぷ饕后w溫度為50℃，清洗時(shí)間設(shè)定為10min，功率密度為0.35—1W/cm2之間，超聲波頻率為28Khz，超聲單面放射，采用掃頻，餐具朝向超聲波發(fā)射面。 主要流程為：進(jìn)水---加熱至工作水溫---超聲清洗10min---噴臂清洗1min 第五章 超聲波洗碗機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1整體方案設(shè)計(jì) 洗碗機(jī)的設(shè)計(jì)需要綜合考慮多方面因素，尤其是以下兩個(gè)因素：1)水槽及管道滲水、漏水問題，即機(jī)器密閉性問題；2）洗碗機(jī)各零部件的選型。 由第2章洗碗機(jī)的工作過程可知，家用超聲波洗碗機(jī)的結(jié)構(gòu)主要組成包括超聲清洗系統(tǒng)、噴臂系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)等幾個(gè)方面。 超聲清洗系統(tǒng)：超聲波發(fā)生器，超聲波換能器等組成。 噴臂系統(tǒng)：噴臂，壓力泵等組成。 加熱系統(tǒng)：水槽加熱管等。 進(jìn)排水系統(tǒng)：電磁閥，水位感應(yīng)開關(guān)，過濾網(wǎng)等組成。 其他：清洗槽，箱體，碗籃，底座等。 5.2各重要部件設(shè)計(jì) 5.2.1清洗槽 本文設(shè)計(jì)的清洗槽在材質(zhì)方面優(yōu)先考慮耐腐蝕性，因此選用201不銹鋼板?？紤]國內(nèi)餐具尺寸的特殊性，本文將清洗槽的內(nèi)箱尺寸設(shè)計(jì)為400×400×430mm，且每一個(gè)平面之間用倒圓角連接。清洗槽內(nèi)壁厚度方面，國內(nèi)餐具的油污較多，相應(yīng)腐蝕性稍強(qiáng)，且清洗時(shí)間比較長，考慮到洗碗機(jī)的使用壽命，本文將清洗槽內(nèi)壁厚度設(shè)計(jì)為3mm。噴洗系統(tǒng)也位于清洗槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)，該噴洗系統(tǒng)位于清洗槽的頂部。清洗槽底部和箱體之間留有部分空間，以用于安裝洗碗機(jī)電源等其他部件。清洗完成的殘余手工清理。 5.2.2進(jìn)排水系統(tǒng) 進(jìn)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，需要控制水進(jìn)出的電磁閥，保證水質(zhì)清潔的過濾芯，感知水位的水位感應(yīng)系統(tǒng)以及進(jìn)排水管等幾方面部件。打開二位二通閥后，自來水流入清洗槽，在達(dá)到一定水位后，水位感應(yīng)開關(guān)啟動(dòng)，清洗完畢后，廢水經(jīng)過濾芯，排水口排出。水管材料選PVC管。 5.2.3水位感應(yīng)系統(tǒng) 選最為簡(jiǎn)單易控制的方式來進(jìn)行水位的感應(yīng)和控制，根據(jù)超聲波洗滌的情況，選連桿式浮球液位開關(guān)來控制。其示意圖如5-1所示，水位變化帶動(dòng)浮力小球升降。進(jìn)水時(shí)候，水位高，小球?qū)ㄉ隙说母苫晒芑善⑹沟眉訜崞飨到y(tǒng)開始工作。排水時(shí)，水位低，小球?qū)ㄏ露烁苫晒芑善⒆寚姳郾瞄_始工作，沖洗餐具。 圖5-1 水位感應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖 5.2.4噴臂系統(tǒng) 噴臂系統(tǒng)負(fù)責(zé)將超聲波清洗剩余的油污沖洗清除，其工作過程如下：噴臂泵將水從噴臂孔中噴出，水流像瀑布一樣沖刷碗具，清洗餐具?？紤]到餐具數(shù)量，本文的噴臂孔采用圓形噴頭設(shè)計(jì)，且出口上布滿小孔，類似于淋浴噴頭。水管之間的連接采用正常的水管接頭處理，通過尼龍擋水圈增加連接處的密閉性。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5-3所示。 圖5-3 噴臂結(jié)構(gòu)示意圖 5.2.5超聲波發(fā)生器 超聲波清洗系統(tǒng)需要有能夠產(chǎn)生超聲波的超聲發(fā)生器，還需要將產(chǎn)生的超聲波變換為清洗機(jī)適用的超聲換能器。本小節(jié)主要考慮超聲波發(fā)生器的設(shè)計(jì)，它主要負(fù)責(zé)提供電磁信號(hào)能量的波源部分，該部分的設(shè)計(jì)及選用需綜合考慮：（1）頻率自動(dòng)跟蹤問題；（2）配備末級(jí)放大器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大功能；(3）功率合成器，增加信號(hào)輸出能力；(4）功率放大器的保護(hù)，線路對(duì)放大器存在干擾因素；（5）與換能器匹配，負(fù)載和功率匹配實(shí)現(xiàn)最大能源利用，能量轉(zhuǎn)換效率最高。 根據(jù)要求，確定超聲波設(shè)計(jì)參數(shù)： 保險(xiǎn)座：對(duì)超聲波發(fā)生器起保護(hù)作用，防止清洗時(shí)間過長或負(fù)載較大等情況損壞超聲波發(fā)生器。 頻率微調(diào)：由前文可知，超聲波的頻率設(shè)計(jì)為28K，但考慮負(fù)載匹配等因素，為實(shí)現(xiàn)能量利用效率最大化，需讓超聲波的頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào)。 掃頻：改變超聲波的頻率使得清洗液在超聲空化作用下形成細(xì)微回流，加快帶動(dòng)餐具表面油污清洗。 功率可調(diào)：根據(jù)所確定的清洗槽的尺寸，確定最大功率為800W，可實(shí)現(xiàn)本機(jī)輸出功率的10%一100%連續(xù)可調(diào)(但通過試驗(yàn)，選擇洗碗機(jī)的功率為30OW)。 根據(jù)以上要求，本文在考慮價(jià)格因素的基礎(chǔ)上，選用KMD—300型超聲波發(fā)生器。該器件的具體參數(shù)為：規(guī)格220×210×100mm，超聲功率300W，清洗溫度50℃，頻率可調(diào)28Khz 5.2.6超聲波換能器 超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波并不能滿足清洗的需求，還需通過超聲換能器變換為滿足清洗需求的能量。超聲信號(hào)進(jìn)入換能器，改變換能器內(nèi)部的電磁場(chǎng)，進(jìn)而引起振動(dòng)部件振動(dòng)，連帶介質(zhì)振動(dòng)產(chǎn)生輻射聲波。為實(shí)現(xiàn)上述功能，換能器需要引起電磁場(chǎng)變化的換能材料以及產(chǎn)生振動(dòng)的機(jī)械振動(dòng)部分，機(jī)械部分又可稱為變幅桿。換能器示意圖如圖5-4： 圖5-4 超聲波換能器結(jié)構(gòu)示意圖 超聲波振子參數(shù)設(shè)定：根據(jù)清洗槽側(cè)面積為400×430=172000mm2=1720cm2，由于功率密度應(yīng)在0.35—1W/cm2，所以在側(cè)面安裝9個(gè)超聲波振子，振子功率選擇100W。功率密度可達(dá)900W/1720cm2=0.52W/cm2。頻率選28Khz。 綜上，本文的超聲波換能器型號(hào)確定為HS—3828型，具體參數(shù)為：大小59×68mm，阻抗≤20Ω，頻率28Khz正負(fù)0.5Khz可調(diào)，功率為100W，最高可用溫度120℃。 5.2.7加熱系統(tǒng) 洗碗機(jī)在超聲清洗過程中，需通過熱水清洗，故需設(shè)計(jì)加熱系統(tǒng)。本文的加熱系統(tǒng)通過加熱器實(shí)現(xiàn)，考慮外觀的美觀性，將加熱器放置在內(nèi)部清洗槽的底部，為保證加熱的均衡性，加熱器均勻布置。由前文可知，清洗溫度為50℃，而加熱時(shí)間控制在4分鐘，從水進(jìn)入水槽后加熱4分鐘時(shí)間后，加熱器停止工作。加熱器采用電加熱模式，主要有隔熱層和電阻絲組成，類似于吹風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-4所示 圖5-5 加熱器結(jié)構(gòu)圖 5.3本章小結(jié) 本章節(jié)主要對(duì)洗碗機(jī)的主要部件及材料進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)，并給出A0號(hào)裝配圖。 第6章 控制系統(tǒng) 6.1控制邏輯 由方案設(shè)計(jì)可得出洗碗機(jī)工作流程圖： 進(jìn)水---加熱---超聲清洗---排水---噴臂清洗---排水。 編輯控制邏輯圖如下： 圖6-1 清洗流程圖 6.2處理器選擇 根據(jù)邏輯圖選擇PLC控制器，這里選用西門子CPU224 其參數(shù)為： 100—230V?AC電源； 24V?DC輸入； 繼電器輸出； 本機(jī)集成14輸入/10輸出； 共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)； 可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊； 最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)； 13Ｋ字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間； ６個(gè)獨(dú)立的30KHZ高數(shù)計(jì)數(shù)器； 2個(gè)獨(dú)立的20KHZ高數(shù)脈沖輸出； 具有PID控制器； 1個(gè)RS485通訊/編程口； 具有PPI通訊協(xié)議。 第7章 洗碗機(jī)Solidworks設(shè)計(jì) 7.1 Solidworks的簡(jiǎn)介 Solidworks自從二十世紀(jì)九十年代中期投入市場(chǎng)以來，由于其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)、通用性、簡(jiǎn)單易學(xué)，和快捷的二次開發(fā)等性能，大大地提高了工程設(shè)計(jì)人員在工作中的效率，收到了全球各大公司的廣泛應(yīng)用和推廣。該款軟件是由美國solidworks公司開發(fā)研究的專業(yè)繪圖軟件，目前已經(jīng)能夠與PROE、UG等三維軟件形成鼎足之示，成為三維制圖軟件的標(biāo)準(zhǔn)。目前該款軟件應(yīng)用非常廣泛，在機(jī)械、電子、能源等諸多領(lǐng)域。 Solidworks的三個(gè)重大特點(diǎn)在于其功能覆蓋廣，操作簡(jiǎn)單易懂，可編程性強(qiáng)。這使得Solidworks能夠成為先進(jìn)的、主流的三維輔助設(shè)計(jì)軟件。Solidworks具有超強(qiáng)大的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，通過為客戶提供多種產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，減少設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，并能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量。Solidworks不僅能夠建模還能夠進(jìn)行裝配和干涉檢查，除此之外還能夠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真、有限元分析等更高級(jí)的功能。此外，還有包括一些其他產(chǎn)品，比如，DesignWorks產(chǎn)品通過直接讀取Solidworks的裝配關(guān)系，來進(jìn)行自定義連接，并進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，還能夠加計(jì)算出的力學(xué)結(jié)果加載到零件上，對(duì)裝配體進(jìn)行分析。 第8章 結(jié)語 本文的新型超聲波洗碗機(jī)是在綜合考慮國人使用餐具的特殊性以及油污特殊性的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，以求能夠彌補(bǔ)國內(nèi)洗碗機(jī)市場(chǎng)的空白，同時(shí)也希望能夠滿足我國人民對(duì)洗碗機(jī)的使用需求。雖然本文對(duì)洗碗機(jī)的進(jìn)行了較為全面的設(shè)計(jì)，但由于時(shí)間關(guān)系，還存在許多未考慮到的地方，故在此總結(jié)本文設(shè)計(jì)的洗碗機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)： 1.洗滌方式獨(dú)特。國內(nèi)首次采用超聲清洗，具有高效、低能耗、污染低的特點(diǎn)，適合普通家居使用。 2.選材新穎。采用不銹鋼清洗槽。 設(shè)計(jì)缺陷： 1.由于國內(nèi)食物豐富多樣性，難免清洗過程中存在一些食物殘?jiān)?，本文尚未考慮殘?jiān)奶幚砟Ｊ健? 2.本文的清洗機(jī)器僅僅作為清洗餐具使用，但考慮到日常生活中需要清洗的物品種類很多，可適當(dāng)進(jìn)行擴(kuò)展，拓展機(jī)器使用范圍。 3.洗滌程序不完善。 致謝 本設(shè)計(jì)是在李玉平老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的，李玉平老師在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)寫作過程中，嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，對(duì)我不清楚的問題進(jìn)行了認(rèn)真的解答，并為我指出更正了設(shè)計(jì)中的不當(dāng)之處，使我在整個(gè)過程中少走了很多彎路，在這里，對(duì)李玉平老師表示特別感謝。另外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)寫作過程中，各位同學(xué)也給予了我很大的的幫助，使我感受到了合作和信息共享的重要性。 參考文獻(xiàn) [ 1 ] 林仲茂, 方啟平. 超聲波清洗( Ⅱ) [J] .化學(xué)清洗, 1998, (5): 41-44. [ 2 ] 林仲茂, 方啟平. 超聲波清洗( Ⅲ) [J] . 化學(xué)清洗, 1998, (6): 44-46. [ 3 ] 任建新， 物理清洗 [ M ] .北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2000. [ 4 ] 陳勤超， 水流式與氣泡式蔬菜清洗機(jī)清洗效果的比較與研究[D]．武漢 ：華中農(nóng)業(yè)大學(xué) ，2007． [ 5 ] 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，第五版； [ 6 ] 康光華，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，第五版. [ 7 ] 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用，華中科技大學(xué)出版社，第二版. [ 8 ] 艾小洋.中國工業(yè)清洗領(lǐng)域的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[M].現(xiàn)代制造。2004（2）. [ 9 ] 周里群，李玉平.超聲波換能器材料的設(shè)計(jì)與研究.湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院. [10] 周德麟.超聲波洗衣機(jī)清洗的機(jī)理和結(jié)構(gòu)的探討.家用電器科技，2002(6):72-76? [11] 劉晉春、趙家齊、趙萬聲．特種加工[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社：2001 [12] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：212-224． 24