【導(dǎo)讀】碘131膠囊生產(chǎn)機的技術(shù)發(fā)展和市場前景分析????????液體對人體所帶來的副作用。通過市場調(diào)查、收集資料，進行了可行性論證。設(shè)計是采用微機操作，單片機控制各電機完成相應(yīng)工藝步驟的技術(shù)系統(tǒng)。性，穩(wěn)定性，精確性。放射性液體稀釋、高精度微量分裝機械的機械系統(tǒng)設(shè)計包?？傃b、部裝、部分零件的工程圖設(shè)計。通過對本機的開發(fā)解決了同位素人工分源長期存在的勞動強度大、放射。性照射量大、同位素污染、體積測量不準(zhǔn)確等問題。

　　

【正文】 根據(jù)工作循環(huán)圖可知該機構(gòu)來回運動時間共為 10s，單向運動時間 t=5s，根據(jù)整機的機構(gòu)與工作要求，單向行程取 s=60mm。速度 V=s/t=12mm/s. 絲桿工作長度： l=110mm 長度 /直徑 ≤ 30 所以 d ≥30110= 精度等級選擇 T1，且絲桿的長度小于 1800mm，所以絲桿的公稱直徑d。 ≤ 63mm 既 ≤ d。 ≤ 63mm 取 d。 =12mm 導(dǎo)程 Ph =4mm 步進電機的轉(zhuǎn)速 n=V/ Ph =12/4=3r/s=180r/min。從特性曲線中可以看出該轉(zhuǎn)速 不 在穩(wěn)定的范圍之內(nèi)， 不 可取。 可將絲桿導(dǎo)程取 Ph =2mm，轉(zhuǎn)速 n=V/ Ph =12/2=6r/s=360r/min，這樣就在穩(wěn)定范圍之內(nèi)，可取。 動力學(xué)計算： 取膠囊合座、膠囊帽壓蓋、中 模板 、上模板和其他連接件 的總重量可取 G=50N, 滾動軸承 1? =96%，滾動絲 桿 2? =98%， 各項摩擦損失 3? =95% ， 同步帶傳動 4? =95%，總傳動效率 ????? 4321 ????? 96%179。 98%179。 95%179。 95%=85%。絲桿直徑 d0=12mm，絲桿總長度取 L=180mm。絲桿的密度 ρ =179。 103 kg/m179。 (1)、等效轉(zhuǎn)矩的計算： TL=(G179。 Ph)/(2179。π179。η )=(50179。 )／ (2179。 179。 ) =179。 102N178。 m (2)、等效轉(zhuǎn)動慣量的計算： 1)、絲桿的轉(zhuǎn)動慣量 JS JS=(π d4Lρ )/32=(179。 179。 179。 179。 103 )/32 25 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 =179。 106 kg178。 m 178。= g178。 cm178。 2)、托板與下模板的運動慣量 JW JW=(G/g)179。 (Ph／ 2π )2=(50/)179。 [(2179。 )]2= =179。 107 kg178。 m 178。= g178。 cm178。 傳遞到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 JL JL= JS+JW= g178。 cm178。+178。 cm178。=178。 cm178。 三、頂桿機構(gòu)電機的計算： 運動學(xué)計算： 根據(jù)工作循環(huán)圖可知該機構(gòu)來回運動時間共為 4s，單向運動時間 t=2s，根據(jù)整機的機構(gòu)與工作要求，單向行程取 s=30mm。速度 V=s/t=15mm/s. 絲桿工作長度： l=85mm 長度 /直徑 ≤ 30 所以 d ≥3085= 精度等級選擇 T1，且絲桿的長度小于 1800mm，所以絲桿的公稱直徑d。 ≤ 63mm 既 ≤ d。 ≤ 63mm 取 d。 =12mm 導(dǎo)程 Ph =4mm 步進電機的轉(zhuǎn)速 n=V/ Ph =15/4=。從特性曲線中可以看出該轉(zhuǎn)速不在穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，不可取。將絲桿導(dǎo)程取 Ph =2mm，轉(zhuǎn)速 n=V/ Ph =15/2=，這樣就在穩(wěn)定范圍之內(nèi)，可取。 動力學(xué)計算： 取移動電機座與其他連接件 的總重量可取 G=30N, 滾動軸承 1? =96%，滾動絲桿 2? =98%， 各項摩擦損失 3? =95% ，總傳動效率 ???? 321 ???? 96%179。 98%179。95%=89%。 絲桿直徑 d0=12mm，絲桿總長度取 L=135mm。絲桿的密度 ρ =179。 103 26 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 kg/m179。 (1)、等效轉(zhuǎn)矩的計算： TL=(G179。 Ph)/(2179。π179。η )=(30179。 )／ (2179。 179。 ) =179。 102N178。 m (2)、等效轉(zhuǎn)動慣量的計算： 1)、絲桿的轉(zhuǎn)動慣量 JS JS=(π d4Lρ )/32=(179。 179。 179。 179。 103 )/32 =179。 106 kg178。 m 178。=22 g178。 cm178。 2)、托板與下模板的運動慣量 JW JW=(G/g)179。 (Ph／ 2π )2=(30/)179。 [(2179。 )]2= =179。 107 kg178。 m 178。= g178。 cm178。 傳遞到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 JL JL= JS+JW=22 g178。 cm178。+178。 cm178。=178。 cm178。 四、出藥、收集機構(gòu)電機的計算： 運動學(xué)計算： 根據(jù)工作循環(huán)圖可知該機構(gòu)工作一次運動時間共為 t=1s，根據(jù)整機的機構(gòu)與工作要求， 工作一次行 程取 s=10mm。速度 V=s/t=10mm/s. 絲桿工作長度： l=180mm 長度 /直徑 ≤ 30 所以 d ≥30180=6mm 精度等級選擇 T1，且絲桿的長度小于 1800mm，所以絲桿的公稱直徑d。 ≤ 63mm 既 ≤ d。 ≤ 63mm 取 d。 =12mm 導(dǎo)程 Ph =4mm 步進電機的轉(zhuǎn)速 n=V/ Ph =10/4=。從特性曲線中可以看出 27 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 該轉(zhuǎn)速不在穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，不可取。將絲桿導(dǎo)程取 Ph =2mm，轉(zhuǎn)速 n=V/ Ph =10/2=5r/s=300r/min，這樣 只能剛剛滿足要求，也是可取的。 動力學(xué)計算： 該機構(gòu)是帶動頂桿機構(gòu)一起運動的， 取 頂桿機構(gòu)、風(fēng)扇 與其他連接件的總重量可取 G=50N, 滾動軸承 1? =96%，滾動絲 桿 2? =98%， 各項摩擦損失 3? =95% ，總傳動效率 ???? 321 ???? 96%179。 98%179。 95%=89%。絲桿直徑 d0=12mm，絲桿總長度取 L=382mm。絲桿的密度 ρ =179。 103 kg/m179。 (1)、等效轉(zhuǎn)矩的計算： TL=(G179。 Ph)/(2179。π179。η )=(50179。 )／ (2179。 179。 ) =179。 102N178。 m (2)、等效轉(zhuǎn)動慣量的計算： 1)、絲桿的轉(zhuǎn)動慣量 JS JS=(π d4Lρ )/32=(179。 179。 179。 179。 103 )/32 =179。 106 kg178。 m 178。=61 g178。 cm178。 2)、托板與下模板的運動慣量 JW JW=(G/g)179。 (Ph／ 2π )2=(50/)179。 [(2179。 )]2= =179。 107 kg178。 m 178。= g178。 cm178。 傳遞到電機軸上的總轉(zhuǎn)動 慣量 JL JL= JS+JW=61 g178。 cm178。+178。 cm178。=178。 cm178。 經(jīng)過以上對四個機構(gòu)的運動學(xué)與動力學(xué)計算之后，我們就可以根據(jù)結(jié)果對每個機構(gòu)的步進電機進行選擇，將以上數(shù)據(jù)整理之后得出各機構(gòu)的等效轉(zhuǎn)矩與等效轉(zhuǎn)動慣量的結(jié)果，如表 31所示： 28 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 步進電機型號的確定 從表 31 中可以看出，膠囊體移動裝置的電機與出藥、收集裝置的電機等效轉(zhuǎn)矩與等效轉(zhuǎn)動慣量的差別不是很大， 因此可以選擇同 一 型號的步進電機就可以滿足工作要求。整機中還涉及到一個電機，蠕動泵驅(qū)動電機，該步進電機需要的等效轉(zhuǎn)矩與等效轉(zhuǎn)動慣量也不是很大，可以和頂桿電機選擇同一型號。 但從該設(shè)備的工作要求來看，這樣的轉(zhuǎn)動慣量和轉(zhuǎn)矩不可能滿足要求， 由于外界條件的影響，摩擦、加工、潤滑等因素，我們應(yīng)該將該等效轉(zhuǎn)矩與等效轉(zhuǎn)動慣量擴大35 倍來選 擇步進電機的型號，確保能滿足性能要求，保證能正常工作。各機構(gòu)步進電機的型號及相關(guān)參數(shù)如表 32所示： 電機名稱 電機型號 額定電壓（ V） 保持轉(zhuǎn)矩 （ N178。 m） 轉(zhuǎn)動慣量 （ g178。 cm178。） 重量 (kg) 機身長 (mm) 步距角 膠囊體移動電機 DM366 8 300 56 176。 合模機構(gòu)電機 NH20xx 426 6 210 77 176。 頂桿機構(gòu)電機 KH42JM2951 6 110 42 176。 步進電機 等效轉(zhuǎn)矩 （ N178。 m） 等效轉(zhuǎn)動慣量 （ g178。 cm178。） 膠囊體移動電機 179。 102 合模機構(gòu)電機 179。 102 頂桿機構(gòu)電機 179。 102 出藥、收集機構(gòu)電機 179。 102 29 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 4 同位素膠囊生產(chǎn)機 結(jié)構(gòu)設(shè)計 本章節(jié) 主要介紹的是該膠囊生產(chǎn)機部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該膠囊生產(chǎn)機共分為 5個部件組成：膠囊體移動裝置、合模裝置、滴液裝置、蠕動泵定量裝置、檢測裝置、出藥收集裝置。 各部分總體尺寸則是根據(jù)上章節(jié)中確定出絲桿的長度與各部件執(zhí)行機構(gòu)運動的位置，然后大致給出安裝余量來確定的。 最后將各部件與機座裝配。因為該設(shè)備要求的位置精度較高，所以在部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注重細節(jié)的設(shè)計，保證在生產(chǎn)時滿足要求。 整 機工作過程比較復(fù)雜，相應(yīng)的機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)也比較復(fù)雜 。在整機的研發(fā)過程中，有些關(guān)鍵部分必須重視，它們是合模裝置、滴液 裝置、出藥 收集 裝置以及解決控制系統(tǒng)的實時性問題。 本章節(jié)主要是對合模裝置與出藥收集裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了概述。 合模裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 合模裝置是本機的關(guān)鍵裝置，它的工作是否穩(wěn)定可靠直接影響著膠囊的完整裝配。由于膠囊的體積小且易變形，因此在膠囊合并過程中，要對膠囊上、下殼的位置進行精確的定位，才能保證膠囊上、下殼的精確合并。 綜合考慮設(shè)計出如圖 41所示的膠囊模具機構(gòu)來完成膠囊合藥過程。 圖 41 膠囊模具機構(gòu) 1． 導(dǎo)向桿 ； 2．膠囊帽壓蓋 ； 3．定位孔； 4．膠囊帽； 5．上模 具 ； 6．彈簧； 7．定位銷； 8．膠囊 上殼孔； 9．膠囊體； 10．膠囊帽合座 ； 11．膠囊 下殼孔； 12．頂桿； 13．膠囊底孔； 14．下模 具 根據(jù)膠囊模具機構(gòu)簡圖和整機尺寸，在了解該裝置的工作原理，滿足工作要 30 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 求設(shè)計出合模裝置結(jié)構(gòu)圖如圖 42所示： 圖 42 合模裝置結(jié)構(gòu)圖 ； ； ； ； ； ； ； 輪 ； ； ； ； ； 13 絲桿 ； 螺母 在該裝置中設(shè)計時應(yīng)注意很多細節(jié)部分， 其工作原理 當(dāng)下模板中的膠囊滴液完成后，回位準(zhǔn)確后，這時合模裝置中步進電機 12 啟動。通過絲桿傳動，使膠囊帽壓蓋 3向下運動，然后通過彈簧 2使膠囊帽合座 1也向 下運動， 開始合模。在合模過程中，應(yīng)考慮合模的準(zhǔn)確與安全性能。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計 時也應(yīng)注意這些細節(jié)。 首先從整機的外形來分析，在該裝置中步進電機的安裝時，電機的軸心與執(zhí)行部件中絲桿的軸心不能同軸心，因此 在設(shè)計時在該傳動系統(tǒng)中添加了一個同步帶傳統(tǒng) ，這樣就能保證傳動到位，而且該裝置的外形尺寸也很合理，安裝電機時也很方便。 為確保膠囊帽壓蓋 上模 具 1下模 具 的準(zhǔn)確合實，防止因受到阻力而發(fā)生軌跡偏斜，保證上模 具及膠囊帽壓蓋 往復(fù)直線運動的準(zhǔn)確、 可靠，因此在精密絲杠的兩側(cè)設(shè)計兩根直線移動導(dǎo)軌，作為膠囊帽壓蓋相對支架作直線運動時的線性滑軌，膠囊帽壓蓋 與導(dǎo)軌通過滑塊連接 。 另外在膠囊帽壓蓋 3和膠囊帽合座 1 之間使用了彈簧 2 來緩慢傳遞速度，這樣就避免了合模時快速沖擊導(dǎo)致 31 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 膠囊損壞。另外還使用了導(dǎo)向桿 4，作用是使壓蓋和合座之間在 合模時在同一直線運動，準(zhǔn)確導(dǎo)向?？?慮到膠囊帽、體的上、下配合關(guān)系要求較高，在上下模具之間通過定位銷互相定位。機構(gòu)中彈簧的長度稍大于一個膠囊的整體長度。在移動部件移動的極限位置安裝限位保護行程開關(guān)，保證移動的安全性。 這樣設(shè)計后，不管在結(jié)構(gòu)方面保證了美觀合理外，在工作時還能滿足生產(chǎn)要求，保證了膠囊在合模時的準(zhǔn)確度，降低了次品的生產(chǎn)率。在安全方面也得到了保障。 出藥、收集結(jié)構(gòu)設(shè)計 在合模裝置設(shè)計完成后，出藥、收集裝置的機構(gòu)設(shè)計也很重，該裝置在生產(chǎn)過程中要求位置的準(zhǔn)確度也很高。 出藥 、收集 裝置 是 當(dāng)合模裝置 完整膠囊合藥后，為了要取出完整的膠囊。在設(shè)計上采取了由頂桿從下向上將裝配好的膠囊頂出模具的方案。 最后通過風(fēng)扇吹出、將其收集。 具體裝置 結(jié)構(gòu)圖如圖 43所示： 圖 43 出藥、收集裝置結(jié)構(gòu)圖 ； ； ； ； ； ； ；； ； ； ； ； ； 15行程開關(guān)； 出藥、收集裝置的工作原理其實并不復(fù)雜，當(dāng)合模裝置成功完成合 模后， 步