全自动硬胶囊充填机虚拟样机的研究

论文摘要

全自动胶囊充填机作为一种典型的制药设备广泛应用于药企当中,该机器能对胶囊的自动传送、播囊、充填、锁合等工序在整机上循环作业。因而运动精密性和机构之间关联性非常高,其运动学和动力学特性关系到整个机器工作性能的发挥。基于传统的设计方法已经赶不上市场发展要求,必须采用一种新的产品设计方法——虚拟样机技术,全数字化的产品开发方式,可以替代物理样机的研发和测试,减少研究成本和缩短时间,因此虚拟样机技术广泛应用于工程领域。本文正是利用虚拟样机技术对全自动硬胶囊充填机进行仿真研究。本文的主要做了以下工作：(1)在查阅了国内外大量文献资料的基础上,对设计胶囊充填机主要研究内容、国内外研究现状与发展趋势进行了全面综述,阐明了研究的重要性与意义。(2)结合丹东某企业的NJP2400胶囊充填机的结构模型,对其结构进行设计及改进,设计出本文的NJP4000(充填速度为4000粒/min)型胶囊充填机,并且利用Pro/E软件对NJP4000型充填机中的主传动系统、播囊机构、胶囊输送分度机构及剂量充填机构进行建模以及对整机进行虚拟装配和干涉检查,以此来验证NJP4000充填机结构设计的合理性。(3)本文利用Pro/E与ADAMS的接口程序Mech/Pro对整机样机模型添加约束,而后将其导入ADAMS里建立胶囊充填机的虚拟样机模型,对胶囊充填机的主要机构进行运动学和动力学分析,得出在充填过程中各个关键部件运动的特性曲线及变化,最后对整机进行仿真分析,得出在不同时刻充填过程的时间配合和主要部件是否发生干涉,以此来检测整机设计的可行性。(4)应用有限元方法对胶囊充填机主传动系统的主轴进行静力和模态分析,由于传动主轴在充填过程中起着非常重要的作用,它的变形和振动都会对充填过程有着很大影响,因此对主轴的有限元分析很有必要。本文基于虚拟样机分析的结果,将其结果在ANSYS分析中作为条件,得出相应的位移变形和应力分布,以及对主轴的模态分析,对轴的结构设计提供了依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 胶囊充填机的研究现状
• 1.2.1 国外的发展现状
• 1.2.2 国内的发展现状
• 1.2.3 国内外的发展趋势
• 1.3 GMP标准
• 1.4 选题背景和意义
• 1.5 课题研究的内容和总体框架
• 1.5.1 课题研究的主要内容
• 1.5.2 论文的总体框架
• 1.6 本章小结
• 第2章 虚拟样机的概述及多体动力学理论
• 2.1 虚拟样机技术的概述
• 2.1.1 虚拟样机技术的定义及其特点
• 2.1.2 虚拟样机技术的关键技术
• 2.1.3 虚拟样机在工程中的应用
• 2.2 ADAMS及多体动力学理论
• 2.2.1 ADAMS软件的介绍
• 2.2.2 多刚体系统运动学
• 2.2.3 ADAMS动力学方程
• 2.3 本章小结
• 第3章 NJP4000充填机的虚拟设计
• 3.1 胶囊充填机的整体方案设计
• 3.1.1 功能以及应用范围
• 3.1.2 工艺分析
• 3.1.3 主要组成部分及其工作原理
• 3.2 NJP4000充填机的设计及建模
• 3.2.1 主传动系统的设计及建模
• 3.2.2 播囊机构的设计及建模
• 3.2.3 胶囊输送分度机构的设计及建模
• 3.2.4 剂量充填装置的设计及建模
• 3.3 NJP4000充填机整机装配图
• 3.4 本章小结
• 第4章 NJP4000充填机虚拟样机的仿真分析
• 4.1 虚拟样机的仿真步骤
• 4.2 模型数据的转换及样机的自由度
• 4.2.1 使用Mech/pro2005设计步骤
• 4.2.2 数据模型的导入
• 4.2.3 胶囊充填机的自由度分析
• 4.3 施加载荷和参数设置及仿真方法
• 4.3.1 载荷的施加
• 4.3.2 添加驱动及参数设置
• 4.3.3 NJP4000充填机的仿真方法
• 4.4 NJP4000充填机的仿真结果分析
• 4.4.1 NJP4000充填机的运动学分析
• 4.4.2 NJP4000充填机的动力学分析
• 4.5 NJP4000充填机的整机仿真
• 4.6 本章小结
• 第5章 NJP4000充填机主轴的有限元分析
• 5.1 有限元分析的概述
• 5.1.1 有限元技术的简介
• 5.1.2 ANSYS软件介绍
• 5.1.3 典型的ANSYS分析过程
• 5.2 主轴的静力学分析
• 5.2.1 静力学分析概述
• 5.2.2 建立主轴的有限元模型
• 5.2.3 边界约束及载荷处理
• 5.3 主轴的模态分析
• 5.3.1 模态分析的简介
• 5.3.2 主轴模型的建立及属性设置
• 5.3.3 主轴模态的结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献