基于ADAMS的全自动硬胶囊充填机参数优化的研究

论文摘要

全自动硬胶囊充填机是制药行业中一种定型设备,该设备能够满足胶囊上机率高、装量准确、操作简单、大产量、密封性好等生产要求,近年来被广泛应用于硬胶囊的生产中。机械制造业的迅猛发展,尤其是计算机应用技术的不断进步,使得各企业产品不断更新换代。胶囊充填机的生产厂家为了适应市场需要,也在不断对自身产品进行改进,以提高其生产率与产品精度,从而提升企业的竞争力。根据充填机的发展状况与企业的实际需求,本文以NJP2400型全自动硬胶囊充填机为研究对象,主要完成了以下工作：(1)在综合考虑NJP2400充填机的结构组成与零件变动限制的条件下,提出了增加充填机产量的改进方法,改进后可使机器的产量增加至3200粒/分,即NJP3200充填机。并利用Pro/E软件对NJP3200充填机的各机构进行了三维模型的创建,包括充填机构、回转机构及主传动系统。(2)基于充填机的结构特点研究了影响充药量的因素,确定了影响充填剂量差异的关键参数(如剂量盘厚度、充填杆切入剂量盘深度等),并给出了相关参数的经验公式及参考值。(3)基于充填机的三维模型,利用ADAMS的动力学仿真分析功能,研究了改进后充填机各机构的运动情况及受力情况,排除了回转机构零件干涉。并获得到了各机构关键零件(如凸轮机构中推杆、滚子等)的位移、速度、加速度、力等分析曲线图,确定了影响充填机性能的关键部件：凸轮、推杆、导杆、弹簧。(4)基于主传动系统的动力学分析结果及ADAMS的参数优化功能,对系统的凸轮机构中的凸轮及弹簧的相关参数进行优化,依据主传动系统运动所须满足的限定条件选取了最优参数。根据最优参数建立了充填机整机模型,并在ADAMS中对其进行了仿真,仿真结果显示优化后的模型在降低冲击、振动、提高机器的动态性能等方面均取得了显著效果,可为机器的物理样机设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 NJP2400胶囊充填机的结构特点
• 1.3 NJP2400胶囊充填机的工作原理
• 1.3.1 回转机构与充填机构的工作原理
• 1.3.2 主传动系统的工作原理
• 1.4 充填机国内外研究现状及发展趋势
• 1.4.1 胶囊充填机国外研究现状
• 1.4.2 胶囊充填机国内研究现状
• 1.4.3 国内胶囊充填机发展趋势
• 1.5 课题研究的内容
• 1.6 课题研究方法
• 1.7 本章小结
• 第2章 NJP3200胶囊充填机模型的创建
• 2.1 Pro/E软件应用介绍
• 2.2 NJP2400充填机结构的改进
• 2.3 NJP3200充填机三维模型的创建
• 2.3.1 回转机构模型的创建
• 2.3.2 充填机构模型的创建
• 2.3.3 主传动系统模型的创建
• 2.4 NJP3200充填机模型装配
• 2.5 本章小结
• 第3章 充填及回转机构动力学分析
• 3.1 应用软件概述
• 3.1.1 Mechanism/Pro模块概述
• 3.1.2 ADAMS概述
• 3.2 模型的处理
• 3.3 充填及回转机构的仿真与动力学分析
• 3.3.1 充填机构仿真及动力学分析
• 3.3.2 回转机构仿真与动力学分析
• 3.3.3 充填回转机构仿真
• 3.4 充填剂量参数的确定
• 3.5 本章小结
• 第4章 主传动系统动力学分析
• 4.1 Mec/Pro对模型的处理
• 4.2 主传动系统模型的仿真
• 4.2.1 主传动系统仿真模型的完善
• 4.2.2 主传动系统模型仿真
• 4.3 主传动系统动力学分析
• 4.3.1 播囊凸轮机构动力学分析
• 4.3.2 出囊凸轮机构动力学分析
• 4.3.3 剔废凸轮机构动力学分析
• 4.4 充填机整机仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 主传动系统参数优化
• 5.1 凸轮概述
• 5.2 主传动系统从动件运动规律的选择
• 5.2.1 从动件运动规律的选择原则
• 5.2.2 主传动系统从动件运动规律选择
• 5.3 凸轮参数化设计方法
• 5.4 主传动系统的凸轮优化设计
• 5.4.1 凸轮的设计研究
• 5.4.2 凸轮参数优化
• 5.4.3 凸轮优化结果对比
• 5.4.4 凸轮优化参数的选取
• 5.5 弹簧的参数优化
• 5.5.1 弹簧预紧力的参数优化
• 5.5.2 弹簧安装位置的参数优化
• 5.6 NJP3200充填机整机仿真
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录A.1 凸轮优化数据
• 附录A.2 凸轮2轮廓数据