胶囊发明至今已经有上千年的历史了,在现代人们的生活中已经被大家所接受。随着人们对生活品质要求的不断提高,人们对药物的使用越来越要求科学和合理性,因此制药企业必须做好胶囊药物剂量控制这一重要环节。目前国内外市场上胶囊的填充基本上都是靠全自动胶囊充填机,其充填量主要是靠手动调节充填杆来控制的,这样很难保证胶囊填充的精度。在这个背景下,本文提出了全自动胶囊称重机的设计与研究的课题。本课题所研究的是一种对单个药用胶囊逐一在线动态称重的系统,此系统能将胶囊填充机充填好的胶囊依次进行快速称重,剔除不合格品,并对称重结果进行统计,能适应生产流水线的动态、快速的要求。此系统集成了机械电子、气动传感、控制等方面的技术,是一个综合性机电控制系统,对我国的药机制造业以及其它相关行业的发展有一定的借鉴意义。本文主要完成的研究工作有:(1)在参考前人经验并借鉴其它设计基础上对全自动胶囊在线称重机进行了总体方案的设计。采用机械结构和气动系统相结合基于Pro/E建立了系统各机构的模型,并装配建立整体样机模型,并检查各机构之间的位置关系并保证各机构之间不发生干涉。(2)对凸轮轮廓线进行了优化,首先利用Matlab画图功能将各类凸轮轮廓曲线的运动特性曲线放在一起进行对比,选取相对优良的曲线,再运用三段修正正弦法对优良曲线进行进一步的优化,并推导出相关公式,得到了最大速度、最大加速度和最大跃度随着优化参数的变化规律,最后结合遗传算法对三段修正正弦法进行了多目标优化,经过对比可得优化后最大速度降低了 9.28%,最大加速度降低了 9.28%,优化效果明显。(3)主要对系统串联凸轮机构和胶囊分拣机构进行了运动学分析与验证。首先,运用Pro/E的机构仿真模块对串联凸轮机构进行了详细的运动学仿真,得到了二级凸轮从动件的运动特性,经过对其运动特性曲线的分析与研究,验证了本设计的串联凸轮机构是符合设计要求的。接着,运用Adams对系统的胶囊分拣机构进行了运动学分析,测量出了销钉滑槽处接触力和气缸推杆及分囊拨杆的运动特性曲线,经过分析研究可以验证胶囊分拣机构的设计是合理的。(4)主要运用Ansys对系统进行动力学分析,首先对系统主凸轮系统进行模态分析,得到了相应的固有频率和固有振型,对机构运动过程中可能发生共振的情况进行了研究和分析,对提高系统的称重精度和机构的运动平稳可靠性有一定的指导意义。接着运用Adams对主凸轮机构进行了刚柔耦合动力学分析,得到了各个关键位置处的接触应力变化图以及凸轮在运动过程中的应力变形云图,验证了机构设计的正确性以及对机构加固的措施和故障预测提供了指导方向。