现如今,铁路电气化率持续增高,铁道车辆的维护也需要有更高的生产效率,其中,电力机车电气部件及其线路的清理一直都是机车车辆维护的重难点之一,特别是机车电气线路的清洗工作,一般都是利用传统的清洗工艺,由人工采用高压水枪冲洗线路,酒精擦洗线路接头的方式进行清洗,效率极低且清洗质量不高。本文为提高机车线路的清洗效率与清洗质量,引入超声波清洗的方式,结合机车电气线路的特征以及超声波清洗的理论,确定机车电气线路的超声波清洗的清洗需求及工艺流程,通过有限元模拟及实验分析的方式,机车线路的超声波清洗的工艺参数,设计针对机车线路清洗的超声波清洗设备。首先,通过分析超声波清洗的工作原理、了解频率、功率、温度等因素对超声波清洗效果的影响。通过实验室小型超声波清洗机对规格较小机车电气线路进行可行性清洗实验,配合适量的清洗剂进行清洗,发现清洗15分钟后就能达到良好的清洗效果,验证了机车电气线路超声波清洗的可行性和高效性。对于超声波清洗槽,选定清洗篮在槽内的放置方式后,对清洗槽的结构进行设计,在Ansys Workbench中建立不同结构清洗槽的有限元模型,分别对清洗槽进行静力学分析以及模态分析,对比不同结构清洗槽的承载性能以及动刚度性能,得出方形梁结构具有更好的承重性能,优化过后,梁中间加肋可以提高清洗槽的承载性能以及动刚度性能。接着建立换能器-振板模型,分析换能器不同布阵方式、激振频率和输出功率时,振板的振动响应,得出三角形布阵更适合机车电气线路超声波清洗。振板位移响应随激振频率的升高先增高后降低,而随功率的增高一直增高的振动响应规律。将Ansys Workbench求解的振板振动响应结果导入到LMS Virtual.Lab软件,模拟超声波清洗时的清洗槽内声场情况,探究不同频率,不同清洗液温度以及输出功率下清洗槽内声场的分布与声压大小。得出声压大小随激振频率的升高先增高后降低,而随功率的增高一直增高的规律,与振动响应相一致,随温度升高声压大小也是先增高后降低的。然后,进行超声波铝箔腐蚀实验探究实际应用中超声波清洗槽内声场的分布与强弱情况,发现铝箔腐蚀程度随温度升高先增高后降低的趋势,随功率增高则腐蚀越严重,说明实验结果与有限元声场模拟结果基本一致。最后,对机车电气线路超声波清洗机进行总体设计,根据机车电气线路的结构特征及其污染物的特性,确定了采用封闭式流水线清洗的方式,包括:预冲洗、超声波清洗、超声波漂洗,干燥总共四项清洗工艺流程,并对设备每一项清洗工艺流程的主要结构及工作过程进行设计,通过CATIA三维设计软件对机车线路超声波清洗机进行建模。采用西门子PLC s7-200作为设备的控制系统,并分配每项控制功能的输入输出地址。