新型自动垂直输送分拣设备的设计与仿真分析

摘要

随着物流技术的发展，现代医院已开始采用垂直输送分拣设备来实现高层建筑中各类医用物品的输送与分拣。然而，现有的垂直输送分拣设备由于存在结构复杂、传动方式不合理、分拣输送效率低下、平稳性差、通用性不强以及空间资源利用率低等缺陷，已逐渐无法满足现代医院对垂直输送分拣的高效、平稳、简易的需求，因此亟需研发一套新型的垂直输送分拣设备来弥补上述缺陷。本文在充分调研了国内医院对垂直输送分拣的需求后，设计出了新型的垂直输送分拣设备整体结构，并借助有限元分析软件和动力学仿真软件对垂直输送分拣设备的静态及动态特性进行分析。此外，对设备结构进行了优化设计，使之达到提高分拣输送效率、改善平稳性、增强通用性、降低成本等目的。本文的主要工作内容如下：
　　（1）针对现有垂直输送分拣设备的不足，提出了新型垂直输送分拣设备的总体设计方案。设计采用了标准化框架模块的形式，通过框架模块的增减来增强设备的通用性；此外，采用了单链4链轮形式的传动模块，简化了设备的结构，节省了空间资源，使分拣输送速度提升至0.8~1.0m/s；结构中还采取了摆杆轨道式水平承载装置，从而增强了设备的平稳输送性能。
　　（2）借助ANSYS/Workbench有限元软件对垂直输送分拣设备的机身及关键零部件进行了静态特性仿真，得到了危险工况下垂直分拣设备的应力应变分布情况。结果表明，轨道与水平承载装置接触的位置是应力集中区域，此处最大应力为213.8MPa，最大应变为0.34mm。对水平承载装置进行轻量化设计后，可使其质量降低21.2%，进而将最大等效应力降低14%，达到优化机身载荷分布，提高设备运行安全性的目的。
　　（3）基于 ADAMS软件建立了设备的虚拟样机，并对水平承载装置的位移、速度、加速度等动态特性进行仿真。结果表明，新型垂直输送分拣设备可在设计速度下稳定运行，但是在设备启动及承载装置进入下一个方向的轨道中运行时，其运动速度及加速度会发生突变，对设备产生较大的冲击。采用柔性连杆替代刚性连杆后发现，柔性连杆可以降低设备运行中的冲击，其应力在运行过程中也处于较低水平，有效地提升了设备的稳定性和可靠性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 自动垂直输送分拣设备的国内外研究现状

1.3 本课题来源、目的及论文主要工作内容

1.4 本章小结

第二章 新型垂直输送分拣设备的结构设计

2.1 新型垂直输送分拣设备的总体结构方案设计

2.2 新型垂直输送分拣设备的设计指标及参数

2.3 传动模块的设计及相关选型

2.4 框架模块的结构设计及强度计算校核

2.5 水平承载装置的结构设计及强度计算校核

2.6 其他关键部件的结构设计

2.7 润滑方式的选择

2.8 本章小结

第三章 新型垂直输送分拣设备机身有限元分析

3.1 基于ANSYS的有限元法静力学分析基本理论

3.2 机身有限元法静力学分析

3.3 水平承载装置及链式结构有限元分析

3.4 水平承载装置结构优化

3.5 本章小结

第四章 新型垂直输送分拣设备的动态性能仿真

4.1 多体动力学及虚拟样机技术

4.2 基于ADAMS的新型垂直输送分拣设备的虚拟样机模型

4.3 基于ADAMS的新型垂直输送分拣设备的仿真结果分析

4.4 新型垂直输送分拣设备连杆结构的优化分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文