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近几年我国平板显示产业保持继续增长,平板显示产业的发展带动了其制作所需原材料发展,玻璃基板是平板显示产业的关键材料之一,是构成平板显示器件的一个基本部件。保证玻璃基板清洁至关重要,超声波干式清洗机不可或缺。本文以超声波干式清洗机为研究对象,首先分析了超声波清洗玻璃基板的原理。然后在学习机械设计等理论的基础上,采用SolidWorks、ANSYS等软件完成了对清洗机机械系统的设计及优化。最后对清洗机进行生产试制,并对清洗机的清洗效果进行了测试。具体的研究内容及结论如下:(1)对清洗机的超声波干式清洗原理进行分析。首先阐述了固体表面微粒附着的原因,并分析了附着微粒的受力情况,建立了力学模型。清洗头包括超声波腔和真空腔,超声波腔发出的超声波克服尘粒的粘附力,使尘粒以拉升、滚动及滑动三种方式从玻璃基板表面脱离,然后真空腔把尘粒吸走,达到清洁的目的。(2)对清洗机的机械系统进行设计。首先根据清洗机要实现的功能,进行了总体方案设计。然后依次从动力系统、传动系统、执行系统和支撑系统进行了具体设计。动力系统选择了伺服电机作为动力源,并对选择的电机进行了分析校核;传动系统选择了齿形同步带传动方式,并对同步带及带轮进行选型计算。执行系统设计了支撑玻璃结构,确定了台板的运动方式。支撑系统的机架则根据整个机械系统的要求设计了合理的结构。(3)运用ANSYS有限元软件对机械系统的关键零部件进行了有限元分析计算。主要分析研究各个零部件机械结构的强度和刚度,分析结果表明,各个零部件机构都能满足设计要求。还对玻璃支撑结构能否满足玻璃基板的变形要求进行了有限元分析,结果表明,被支撑的玻璃基板完全能满足玻璃变形不超过5mm的要求。(4)以质量为优化目标,用Workbench中的Design Explorer模块对清洗机的机架进行了结构尺寸优化。优化结果表明,在满足刚度、强度的前提下,当选择方形截面钢的壁厚为4mm时,质量减少了23%,节省材料与成本。最后对清洗机进行了样机生产,并对清洗效果进行了实验测试。结果表明,所设计的超声波干式清洗机完全能满足工艺使用要求。