制药设备第一章

第一章绪论

一、课程设置意义二、课程研究对象与内容三、研究中药制药设备的任务四、我国中药制药业发展方向一、《制药设备》课程设置意义1、中药制药工程是一门“新型而古老”的工程技术学科，是传统生产工艺与现代科学技术相结合的时代产物。这门课程既有与其他工程学科的共性，同时由于中药生产工艺特点，它又有自身的规律与特性，需要我们去学习研究。2、制药工程专业的重要性提高1998年国家教育部在大量缩减专业设置的情况下，增设了制药工程专业；一、课程设置意义3、行业发展的需要：药厂认证制度的不断推进和完善，（只有符合GMP要求的、通过认证的药厂，方可进行制药生产）。而符合GMP、能通过认证的前提（设计出符合要求的制药工艺、厂房设施设备）制药工程技术显得越来越重要。4、社会对人才的渴求：医药企业需要既懂得工程技术（GMP车间、设备、生产技术、能分析和解决工程技术实际问题），又有药学知识的复合型人才。目前的情况：医药企业管理人员、政府官员（检查人员）：懂检验的很多，而懂设备、工程的很少。

本课程研究对象：中药制药厂的设计（包括药厂设计、车间设计）、中药药品生产全过程所涉及的基本理论、单元操作的研究、各制药操作单元配套生产设备的研究。

由于中药种类繁多、成分复杂，从原药材到成药需要很长的加工过程。整个制药过程涉及很多单元操作以及相关基本理论，如原药材的前处理、中药提取、浓缩，药材的粉碎、筛分与混合、固液萃取、过滤与沉降、传热与蒸发、药液的灌装、药品的包装等。

二、本课程研究对象与内容

1、本课程研究对象：

2、课程内容

本课程在掌握机械设计的一些基本理论的基础上，来作研究的。本课程主要讲述内容

本课程分三部分内容：机械设计基础、制药设备、中药制药工程设计

（1）机械设计基础：平面机构结构分析、平面四连杆机构、凸轮机构

、齿轮机构、带传动等；

（2）制药设备：液体搅拌、粉碎筛分与混合、提取设备、蒸发设备、干燥设备、成型设备等；

（3）中药制药工艺设计:制药工程设计、GMP理论、空气洁净技术、GMP验证与认证。

1、中药制剂生产的特殊性（1）中药制剂生产的原料具有特殊性。中药生产原料大多是植物、动物等天然产物，品种繁多、成分复杂，需要处理的过程很长。（2）中药制剂剂型复杂。不同剂型的生产单元操作不同；相同剂型，同一单元操作，因加工原料不同而方法有异。所以，中药生产中要根据原料的来源、处方组成、加工目的以及药品质量标准、药效标准的要求，将药材前处理、提取、过滤、粉碎、筛分、混合、浓缩、干燥等各单元操作有机组合。三、研究中药制药设备的任务2、目前国内药业的情况：中药传统的生产工艺在很多中药厂依然延续，中国的制药生产设备与国际先进水平相比，设备的自控水平、品种规格、技术指标、全面贯彻GMP等方面还存在差距，但差距已越来越小。近年来，我国中药制药新技术、新工艺在生产中逐步应用；制药设备新产品不断涌现，如连续逆流提取设备、超临界C02萃取设备、超微粉碎机、超声提取机、流化干燥机、冷冻干燥机等。我国制药生产设备正向着密闭生产、高效节能、连续化、自动化方向发展。

3、研究中药制药设备的任务：在发扬和继承传统的基础上，将符合现代生产工艺与技术的先进设备应用于中药生产中，提高产品质量．使之逐步达到国际先进水平，以全新的面貌走向国际市场。研究制药设备的主要任务：（1）提高中药制药业的整体生产水平；中药制药业整体生产水平的高低是衡量中药产业技术进步的重要标志之一。

对中药产业生产技术素质的评价:可以从中药制药生产的质量可控性、工艺的规范化、中试放大验证、技术标准化和中药制药生产理论与实践的学科水平以及高级中药制药工程人才的数量等方面来体现。

（2）运用新技术、新工艺、新设备，提高中药制剂质量；工艺是决定产品质量的主要因素，设备是实施制药生产操作的关键因素。

（3）培养中药制药业高级实用型技术人才工业生产技术是衡量一个行业科技进步的重要标志，先进的生产技术需要与之相适应的高级技术人才。要求具备一定的中药制药生产的理论知识，熟悉中药制药生产单元操作系统特性及熟悉工业化生产过程的客观规律，并能解决相应的工程技术问题。四、我国中药制药业发展的方向1、采用先进的制药技术和设备，实现中药生产现代化

2、建立科学的中药质量指标及其控制体系，实现质量管理现代化由于中药特别是复方中药成分复杂，完全确定有效成分尚有困难，因此，中药质量标准化需根据中药的自身特点，提出质量控制指标，以保证中药质量的可靠性。使我国中药能够走向国际市场。机械设计基础第一章平面机构的结构分析第二章平面连杆机构第三章凸轮机构第四章齿轮传动第五章带传动第一节构件和运动副一、几个基本概念：

机构、机器、机械、平面机构、空间机构、机构运动分析的基础第一章平面机构的结构分析1、机构

机构是由若干构件组成的，是一个人为的构件组合体。机构的作用在于传递运动或改变运动的形式。图示的凸轮机构，能将凸轮1的连续回转运动转变为从动件(锤头)2的往复直线运动；

图示的齿轮机构，则是通过一对相互啮合的齿轮，将轴1的回转运动传送给轴2。2、机器

机器是由若干机构组成的。3、机械—般常将机器和机构总称为机械。机械的特征（1）各实体的组合；（2）各实体间具有确定的运动；（3）可进行能量的转换。机器的类型虽然很多，但组成机器的常用机构的类型并不多。如常见的机床、起重机、缝纫机、内燃机、送风机、联动机等机器，都是由连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、带传动等常用机构组合而成的。机器可用来变换或传递能量、物料和信息。如电动机或发电机用来变换能量，加工机械用来变换物料的状态，起重运输机械用来传递物料，计算机则用来变换信息等。（演示图）4、机构运动分析的基础

不论是机器还是机构，它们的共同特点是各构件之间的相对运动具有规律性。实际机构中各构件的外形比较复杂，为了便于研究机构的运动，可以撇开与运动无关的复杂外形，仅仅根据那些与运动有关的尺寸，用简单的线条和标准化的符号，按一定的比例尺，绘制机构的运动简图，以此作为机构运动分析的基础．5、平面机构和空间机构一般机构可分为平面机构和空间机构。当一个机构的所有构件均在同一平面或在几个相互平行的平面内运动时，该机构称为平面机构，否则称为空间机构。本章仅讨论平面机构。

二、构件及其分类从动件0

机架1原动件（主动件）2连动件3执行件1、机构的组成：组成机构的构件可分为三类，机架、原动件、从动件。机架：是机构中固定不动的构件，用以支承其他活动构件。一个机构中只有一个机架，其余都是活动构件。（演示图1机构）原动件：被原动力驱动，且运动规律已知的构件。从动件：是机构中随原动件运动的其余活动构件。演示图1-22、自由度：一个构件在未与其他构件连接之前，处于孤立或自有状态，可称为自由构件。

一个作平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性。（演示图2）构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。所以一个作平面运动的自由构件有三个自由度。3、约束：构件之间以一定的方式联接起来成为构件系统时，各个构件不再是自由构件。两相互接触的构件间只能作一定的相对运动，自由度减少。这种对构件独立运动所施加的限制称为约束。三、运动副及其类型1、运动副：机构是由许多构件组成的，每个构件都以一定的方式与其他构件相互联接。在两构件联接之后，构件间仍需保留某些相对运动。两构件直接接触，又能产生一定相对运动的连接称为运动副。2、运动副类型：平面运动副按两构件接触特性可分为低副和高副两种类型。(1)低副:

两运动副元素为面接触的运动副称为低副：根据组成低副两构件之间所保留的相对运动是转动或移动，又可将其分为两种：转动副和移动副。

移动副：两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副。

演示图4。转动副

：两构件只能组成在一个平面内作相对转动的运动副称为转动副（或铰链），演示图3。

(2)高副：在一般情况下，两运动副元素为点或线接触的运动副称为高副。演示图5。(3)低副和高副的自由度

转动副：演示图3。转动副约束了沿x轴，y轴方向的两个自由度，只保留一个相对转动的自由度。转动副移动副自由度：演示图4。

移动副。

移动副约束了沿y轴方向的移动和在XOY平面内的相对转动两个自由度，只保留一个沿x轴方向移动的自由度。高副自由度：演示图5-1、5-2。

高副约束了沿接触处法线方向移动的自由度，保留绕接触处的转动和沿接触处公切线tt方向移动的两个自由度。结论：

一个低副引入2个约束，只有1个自由度；一个高副只引入1个约束，有2个自由度。

第二节机构运动简图

1、定义：

在机构运动分析时，为使问题简单化，往往撇开与机构无关的因素。与机构无关因素：构件的形状、组成构件的零件数目、运动副的具体制造等。撇开无关因素，用规定运动副符号和简单线条来反映机构中各构件之间运动关系的简图，称为机构运动简图。2、机构运动简图符号：（GB／T4460-1984）3、绘制机构运动简图的步骤：1)分析机构运动，找出原动件、从动件和机架；2)确定运动副类型和数量；3）选定视图平面：一般选多数构件运动的平面为视图平面4）选择适当比例尺，绘制机构简图：测量机构的各运动件尺寸，按适当比例尺，用运动副代表符号（GB4460-1984中规定的符号）和简单线条绘制。实例：缝纫机踏板驱动机构运动简图PABCD（b）（a）演示图11（c）abcdACDφB缝纫机踏板驱动机构运动简图绘制过程：1、分析机构运动，找出原动件、从动件和机架：

脚踏板c是人直接驱动的，是原动件；其余活动构件连杆b和曲柄a是从动件；缝纫机固定件是机架。2、确定运动副类型和数量：机架与脚踏板构成转动副；脚踏板与连杆构成转动副；连杆与曲柄构成转动副；曲柄与机架构成转动副。机构中有四个转动副。3、选定视图平面：选取与构件运动相平行的平面P，作为绘制该机构运动简图的平面。（图b)4、选择适当的比例尺，绘制机构运动简图：BabcdACDφ（c）（1)确定C、D点：根据D和C两转动副间的距离，可先确定C、D点。（2）确定B点：根据BC的φ角（φ角可任取）和长度可确定B点。（3）确定A点：以B点为圆心，BA为半径做圆弧；以D为圆心，DA为半径做圆弧；两圆弧交与A点，连接BA和AD。（4）用规定的符号画出各构件和转动副。在构件上标上a、b、c、d，在机架上画上剖面线，在原动件上画上箭头，得到图c。起重机（演示图16）内燃机机构简图（演示图9）第三节平面机构的自由度一、平面机构自由度的计算1、公式推导1个自由构件做平面运动时具有3个自由度，设一个平面机构共有n个活动构件，n个构件尚未通过运动副联接之前，共有3n个自由度。组成机构后，假设该机构中共含PL个低副和PH个高副，由于一个低副引入2个约束，一个高副引入1个约束．那么它们共引人(2PL+PH)个约束，即机构失去了(2PL+PH)个自由度，于是机构的自由度为

F=3n-(2PL+PH)=3n-2PL-PH平面机构自由度的计算公式式中，为活动构件个数;

为低副个数;为高副个数。（1）确定机构中活动构件数（2）确定机构中低副数（3）确定机构中高副数（4）根据公式计算机构自由度自由度计算公式F=3n-2PL-PH3ACD12Φ14铰链四杆机构B

1、机构平面自由度的计算步骤（1）确定机构中活动构件数该铰链四杆机构中活动件有3个，即

n=3；（2）确定机构中低副数该四连杆机构有4个转动副，即PL=4；（3）确定机构中高副数该机构没有高副，即PH=0。（4）计算机构自由度根据自由度计算公式F=3n-2PL-PH，则F=3n-2PL-PH=33-24–0=13ACD12Φ14铰链四杆机构B平面自由度计算实例：

已知铰链四杆机构简图，求该机构的自由度自由度计算实例11826323HL=-×-×=--=PPnF(b)牛头刨床机构

解：活动构件数：6个；低副数：8；高副数：12、机构具有确定运动的条件机构具有确定运动：当机构的原动件按预定的运动规律运动时（原动件运动确定），该机构中的其余构件的运动应该是完全确定的。问题：机构满足什么条件才能具有确定运动呢?铰链五杆机构ACD31245Φ2Φ1BE铰链五杆机构中活动件有4个，即

n=4；该五连杆机构有5个转动副，即PL=5；该机构没有高副，即PH=0。根据自由度计算公式F=3n-2PL-PH，则F=3n-2PL-PH=34-25–0=2所以该铰链五杆机构有2各自由度。（1）如果给定一个原动件，（如构件1是原动件）其他构件的运动会是怎样？（自由度大于原动件数目情况）

ACD31245Φ2Φ1BE

如图所示，如果给定一个独立的运动规律，即构件1的转动角度确定。此时构件2、3、4的运动规律并不确定。例如，当构件1处于图示位置时，构件2、3、4可以处于BCDE位置，也可以处于BC’D’E位置，或其他位置，显然，其运动是不确定的。ACD铰链五杆机构31245Φ1BED'C'