为提高工作效率和安全性,降低人工劳动强度,更好地适应市场需求,研发了一种低本底伽马能谱仪全自动储换样系统,包括储样装置、换样机械手、铅室顶盖启闭机构、气动控制系统、电气控制系统、操控系统软件等。主要研究工作内容如下:综合分析了国内外伽马能谱仪的发展现状,结合各种方案的比较,设计了低本底伽马能谱仪全自动储换样系统总体结构,阐述了其工作原理,并对其关键零部件进行了结构参数设计计算。设计了低本底伽马能谱仪全自动储换样系统的控制系统,包括气动控制系统、电气控制系统、操控系统软件等。根据实际工况,建立了摆动气缸气腔数学模型;通过Simulink对摆动气缸运动过程进行了仿真分析,得到了气腔压力、转动角度等随时间变化的曲线,有效解决了摆动气缸的缓冲和运行稳定性问题。利用SolidWorks2014软件建立了铅室顶盖启闭机构和机械手指的三维模型并进行了虚拟装配;通过运动学分析得到了铅室顶盖启闭机构连杆速度和铅室顶盖开启角度随时间变化的曲线,验证了铅室顶盖启闭机构连杆在运行过程中未出现干涉;通过有限元分析求解,得到了动态载荷下铅室顶盖启闭机构连杆的应力云图、变形云图等,校核了铅室顶盖启闭机构连杆的强度和变形量;通过运动学分析,得到了处于极限偏离位置的样品在被抓取过程中,样品中心线与机械手指中心线距离随时间变化的曲线,以解决样品抓取稳定性问题。设计、制造出了低本底伽马能谱仪全自动储换样系统样机,并对样机进行了综合性能测试;样机能自动连续储换40个样品,平稳可靠,满足设计要求。