制藥設(shè)備第一章

第一章緒論

一、課程設(shè)置意義二、課程研究對象與內(nèi)容三、研究中藥制藥設(shè)備的任務(wù)四、我國中藥制藥業(yè)發(fā)展方向一、《制藥設(shè)備》課程設(shè)置意義1、中藥制藥工程是一門“新型而古老”的工程技術(shù)學(xué)科，是傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的時(shí)代產(chǎn)物。這門課程既有與其他工程學(xué)科的共性，同時(shí)由于中藥生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，它又有自身的規(guī)律與特性，需要我們?nèi)W(xué)習(xí)研究。2、制藥工程專業(yè)的重要性提高1998年國家教育部在大量縮減專業(yè)設(shè)置的情況下，增設(shè)了制藥工程專業(yè)；一、課程設(shè)置意義3、行業(yè)發(fā)展的需要：藥廠認(rèn)證制度的不斷推進(jìn)和完善，（只有符合GMP要求的、通過認(rèn)證的藥廠，方可進(jìn)行制藥生產(chǎn)）。而符合GMP、能通過認(rèn)證的前提（設(shè)計(jì)出符合要求的制藥工藝、廠房設(shè)施設(shè)備）制藥工程技術(shù)顯得越來越重要。4、社會對人才的渴求：醫(yī)藥企業(yè)需要既懂得工程技術(shù)（GMP車間、設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)、能分析和解決工程技術(shù)實(shí)際問題），又有藥學(xué)知識的復(fù)合型人才。目前的情況：醫(yī)藥企業(yè)管理人員、政府官員（檢查人員）：懂檢驗(yàn)的很多，而懂設(shè)備、工程的很少。

本課程研究對象：中藥制藥廠的設(shè)計(jì)（包括藥廠設(shè)計(jì)、車間設(shè)計(jì)）、中藥藥品生產(chǎn)全過程所涉及的基本理論、單元操作的研究、各制藥操作單元配套生產(chǎn)設(shè)備的研究。

由于中藥種類繁多、成分復(fù)雜，從原藥材到成藥需要很長的加工過程。整個(gè)制藥過程涉及很多單元操作以及相關(guān)基本理論，如原藥材的前處理、中藥提取、濃縮，藥材的粉碎、篩分與混合、固液萃取、過濾與沉降、傳熱與蒸發(fā)、藥液的灌裝、藥品的包裝等。

二、本課程研究對象與內(nèi)容

1、本課程研究對象：

2、課程內(nèi)容

本課程在掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一些基本理論的基礎(chǔ)上，來作研究的。本課程主要講述內(nèi)容

本課程分三部分內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、制藥設(shè)備、中藥制藥工程設(shè)計(jì)

（1）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析、平面四連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)

、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動等；

（2）制藥設(shè)備：液體攪拌、粉碎篩分與混合、提取設(shè)備、蒸發(fā)設(shè)備、干燥設(shè)備、成型設(shè)備等；

（3）中藥制藥工藝設(shè)計(jì):制藥工程設(shè)計(jì)、GMP理論、空氣潔凈技術(shù)、GMP驗(yàn)證與認(rèn)證。

1、中藥制劑生產(chǎn)的特殊性（1）中藥制劑生產(chǎn)的原料具有特殊性。中藥生產(chǎn)原料大多是植物、動物等天然產(chǎn)物，品種繁多、成分復(fù)雜，需要處理的過程很長。（2）中藥制劑劑型復(fù)雜。不同劑型的生產(chǎn)單元操作不同；相同劑型，同一單元操作，因加工原料不同而方法有異。所以，中藥生產(chǎn)中要根據(jù)原料的來源、處方組成、加工目的以及藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、藥效標(biāo)準(zhǔn)的要求，將藥材前處理、提取、過濾、粉碎、篩分、混合、濃縮、干燥等各單元操作有機(jī)組合。三、研究中藥制藥設(shè)備的任務(wù)2、目前國內(nèi)藥業(yè)的情況：中藥傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝在很多中藥廠依然延續(xù)，中國的制藥生產(chǎn)設(shè)備與國際先進(jìn)水平相比，設(shè)備的自控水平、品種規(guī)格、技術(shù)指標(biāo)、全面貫徹GMP等方面還存在差距，但差距已越來越小。近年來，我國中藥制藥新技術(shù)、新工藝在生產(chǎn)中逐步應(yīng)用；制藥設(shè)備新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，如連續(xù)逆流提取設(shè)備、超臨界C02萃取設(shè)備、超微粉碎機(jī)、超聲提取機(jī)、流化干燥機(jī)、冷凍干燥機(jī)等。我國制藥生產(chǎn)設(shè)備正向著密閉生產(chǎn)、高效節(jié)能、連續(xù)化、自動化方向發(fā)展。

3、研究中藥制藥設(shè)備的任務(wù)：在發(fā)揚(yáng)和繼承傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將符合現(xiàn)代生產(chǎn)工藝與技術(shù)的先進(jìn)設(shè)備應(yīng)用于中藥生產(chǎn)中，提高產(chǎn)品質(zhì)量．使之逐步達(dá)到國際先進(jìn)水平，以全新的面貌走向國際市場。研究制藥設(shè)備的主要任務(wù)：（1）提高中藥制藥業(yè)的整體生產(chǎn)水平；中藥制藥業(yè)整體生產(chǎn)水平的高低是衡量中藥產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一。

對中藥產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)素質(zhì)的評價(jià):可以從中藥制藥生產(chǎn)的質(zhì)量可控性、工藝的規(guī)范化、中試放大驗(yàn)證、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和中藥制藥生產(chǎn)理論與實(shí)踐的學(xué)科水平以及高級中藥制藥工程人才的數(shù)量等方面來體現(xiàn)。

（2）運(yùn)用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，提高中藥制劑質(zhì)量；工藝是決定產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素，設(shè)備是實(shí)施制藥生產(chǎn)操作的關(guān)鍵因素。

（3）培養(yǎng)中藥制藥業(yè)高級實(shí)用型技術(shù)人才工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)是衡量一個(gè)行業(yè)科技進(jìn)步的重要標(biāo)志，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)需要與之相適應(yīng)的高級技術(shù)人才。要求具備一定的中藥制藥生產(chǎn)的理論知識，熟悉中藥制藥生產(chǎn)單元操作系統(tǒng)特性及熟悉工業(yè)化生產(chǎn)過程的客觀規(guī)律，并能解決相應(yīng)的工程技術(shù)問題。四、我國中藥制藥業(yè)發(fā)展的方向1、采用先進(jìn)的制藥技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)中藥生產(chǎn)現(xiàn)代化

2、建立科學(xué)的中藥質(zhì)量指標(biāo)及其控制體系，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理現(xiàn)代化由于中藥特別是復(fù)方中藥成分復(fù)雜，完全確定有效成分尚有困難，因此，中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化需根據(jù)中藥的自身特點(diǎn)，提出質(zhì)量控制指標(biāo)，以保證中藥質(zhì)量的可靠性。使我國中藥能夠走向國際市場。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章平面連桿機(jī)構(gòu)第三章凸輪機(jī)構(gòu)第四章齒輪傳動第五章帶傳動第一節(jié)構(gòu)件和運(yùn)動副一、幾個(gè)基本概念：

機(jī)構(gòu)、機(jī)器、機(jī)械、平面機(jī)構(gòu)、空間機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析的基礎(chǔ)第一章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1、機(jī)構(gòu)

機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件組成的，是一個(gè)人為的構(gòu)件組合體。機(jī)構(gòu)的作用在于傳遞運(yùn)動或改變運(yùn)動的形式。圖示的凸輪機(jī)構(gòu)，能將凸輪1的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹?錘頭)2的往復(fù)直線運(yùn)動；

圖示的齒輪機(jī)構(gòu)，則是通過一對相互嚙合的齒輪，將軸1的回轉(zhuǎn)運(yùn)動傳送給軸2。2、機(jī)器

機(jī)器是由若干機(jī)構(gòu)組成的。3、機(jī)械—般常將機(jī)器和機(jī)構(gòu)總稱為機(jī)械。機(jī)械的特征（1）各實(shí)體的組合；（2）各實(shí)體間具有確定的運(yùn)動；（3）可進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換。機(jī)器的類型雖然很多，但組成機(jī)器的常用機(jī)構(gòu)的類型并不多。如常見的機(jī)床、起重機(jī)、縫紉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、送風(fēng)機(jī)、聯(lián)動機(jī)等機(jī)器，都是由連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、帶傳動等常用機(jī)構(gòu)組合而成的。機(jī)器可用來變換或傳遞能量、物料和信息。如電動機(jī)或發(fā)電機(jī)用來變換能量，加工機(jī)械用來變換物料的狀態(tài)，起重運(yùn)輸機(jī)械用來傳遞物料，計(jì)算機(jī)則用來變換信息等。（演示圖）4、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析的基礎(chǔ)

不論是機(jī)器還是機(jī)構(gòu)，它們的共同特點(diǎn)是各構(gòu)件之間的相對運(yùn)動具有規(guī)律性。實(shí)際機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的外形比較復(fù)雜，為了便于研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，可以撇開與運(yùn)動無關(guān)的復(fù)雜外形，僅僅根據(jù)那些與運(yùn)動有關(guān)的尺寸，用簡單的線條和標(biāo)準(zhǔn)化的符號，按一定的比例尺，繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖，以此作為機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析的基礎(chǔ)．5、平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)一般機(jī)構(gòu)可分為平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)。當(dāng)一個(gè)機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件均在同一平面或在幾個(gè)相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動時(shí)，該機(jī)構(gòu)稱為平面機(jī)構(gòu)，否則稱為空間機(jī)構(gòu)。本章僅討論平面機(jī)構(gòu)。

二、構(gòu)件及其分類從動件0

機(jī)架1原動件（主動件）2連動件3執(zhí)行件1、機(jī)構(gòu)的組成：組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件可分為三類，機(jī)架、原動件、從動件。機(jī)架：是機(jī)構(gòu)中固定不動的構(gòu)件，用以支承其他活動構(gòu)件。一個(gè)機(jī)構(gòu)中只有一個(gè)機(jī)架，其余都是活動構(gòu)件。（演示圖1機(jī)構(gòu)）原動件：被原動力驅(qū)動，且運(yùn)動規(guī)律已知的構(gòu)件。從動件：是機(jī)構(gòu)中隨原動件運(yùn)動的其余活動構(gòu)件。演示圖1-22、自由度：一個(gè)構(gòu)件在未與其他構(gòu)件連接之前，處于孤立或自有狀態(tài)，可稱為自由構(gòu)件。

一個(gè)作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動的可能性。（演示圖2）構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。所以一個(gè)作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件有三個(gè)自由度。3、約束：構(gòu)件之間以一定的方式聯(lián)接起來成為構(gòu)件系統(tǒng)時(shí)，各個(gè)構(gòu)件不再是自由構(gòu)件。兩相互接觸的構(gòu)件間只能作一定的相對運(yùn)動，自由度減少。這種對構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動所施加的限制稱為約束。三、運(yùn)動副及其類型1、運(yùn)動副：機(jī)構(gòu)是由許多構(gòu)件組成的，每個(gè)構(gòu)件都以一定的方式與其他構(gòu)件相互聯(lián)接。在兩構(gòu)件聯(lián)接之后，構(gòu)件間仍需保留某些相對運(yùn)動。兩構(gòu)件直接接觸，又能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動的連接稱為運(yùn)動副。2、運(yùn)動副類型：平面運(yùn)動副按兩構(gòu)件接觸特性可分為低副和高副兩種類型。(1)低副:

兩運(yùn)動副元素為面接觸的運(yùn)動副稱為低副：根據(jù)組成低副兩構(gòu)件之間所保留的相對運(yùn)動是轉(zhuǎn)動或移動，又可將其分為兩種：轉(zhuǎn)動副和移動副。

移動副：兩構(gòu)件只能沿某一方向線作相對移動的運(yùn)動副稱為移動副。

演示圖4。轉(zhuǎn)動副

：兩構(gòu)件只能組成在一個(gè)平面內(nèi)作相對轉(zhuǎn)動的運(yùn)動副稱為轉(zhuǎn)動副（或鉸鏈），演示圖3。

(2)高副：在一般情況下，兩運(yùn)動副元素為點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動副稱為高副。演示圖5。(3)低副和高副的自由度

轉(zhuǎn)動副：演示圖3。轉(zhuǎn)動副約束了沿x軸，y軸方向的兩個(gè)自由度，只保留一個(gè)相對轉(zhuǎn)動的自由度。轉(zhuǎn)動副移動副自由度：演示圖4。

移動副。

移動副約束了沿y軸方向的移動和在XOY平面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動兩個(gè)自由度，只保留一個(gè)沿x軸方向移動的自由度。高副自由度：演示圖5-1、5-2。

高副約束了沿接觸處法線方向移動的自由度，保留繞接觸處的轉(zhuǎn)動和沿接觸處公切線tt方向移動的兩個(gè)自由度。結(jié)論：

一個(gè)低副引入2個(gè)約束，只有1個(gè)自由度；一個(gè)高副只引入1個(gè)約束，有2個(gè)自由度。

第二節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖

1、定義：

在機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析時(shí)，為使問題簡單化，往往撇開與機(jī)構(gòu)無關(guān)的因素。與機(jī)構(gòu)無關(guān)因素：構(gòu)件的形狀、組成構(gòu)件的零件數(shù)目、運(yùn)動副的具體制造等。撇開無關(guān)因素，用規(guī)定運(yùn)動副符號和簡單線條來反映機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間運(yùn)動關(guān)系的簡圖，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖符號：（GB／T4460-1984）3、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟：1)分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動，找出原動件、從動件和機(jī)架；2)確定運(yùn)動副類型和數(shù)量；3）選定視圖平面：一般選多數(shù)構(gòu)件運(yùn)動的平面為視圖平面4）選擇適當(dāng)比例尺，繪制機(jī)構(gòu)簡圖：測量機(jī)構(gòu)的各運(yùn)動件尺寸，按適當(dāng)比例尺，用運(yùn)動副代表符號（GB4460-1984中規(guī)定的符號）和簡單線條繪制。實(shí)例：縫紉機(jī)踏板驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖PABCD（b）（a）演示圖11（c）abcdACDφB縫紉機(jī)踏板驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制過程：1、分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動，找出原動件、從動件和機(jī)架：

腳踏板c是人直接驅(qū)動的，是原動件；其余活動構(gòu)件連桿b和曲柄a是從動件；縫紉機(jī)固定件是機(jī)架。2、確定運(yùn)動副類型和數(shù)量：機(jī)架與腳踏板構(gòu)成轉(zhuǎn)動副；腳踏板與連桿構(gòu)成轉(zhuǎn)動副；連桿與曲柄構(gòu)成轉(zhuǎn)動副；曲柄與機(jī)架構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。機(jī)構(gòu)中有四個(gè)轉(zhuǎn)動副。3、選定視圖平面：選取與構(gòu)件運(yùn)動相平行的平面P，作為繪制該機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的平面。（圖b)4、選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：BabcdACDφ（c）（1)確定C、D點(diǎn)：根據(jù)D和C兩轉(zhuǎn)動副間的距離，可先確定C、D點(diǎn)。（2）確定B點(diǎn)：根據(jù)BC的φ角（φ角可任取）和長度可確定B點(diǎn)。（3）確定A點(diǎn)：以B點(diǎn)為圓心，BA為半徑做圓?。灰訢為圓心，DA為半徑做圓??；兩圓弧交與A點(diǎn)，連接BA和AD。（4）用規(guī)定的符號畫出各構(gòu)件和轉(zhuǎn)動副。在構(gòu)件上標(biāo)上a、b、c、d，在機(jī)架上畫上剖面線，在原動件上畫上箭頭，得到圖c。起重機(jī)（演示圖16）內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖（演示圖9）第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)的自由度一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算1、公式推導(dǎo)1個(gè)自由構(gòu)件做平面運(yùn)動時(shí)具有3個(gè)自由度，設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)共有n個(gè)活動構(gòu)件，n個(gè)構(gòu)件尚未通過運(yùn)動副聯(lián)接之前，共有3n個(gè)自由度。組成機(jī)構(gòu)后，假設(shè)該機(jī)構(gòu)中共含PL個(gè)低副和PH個(gè)高副，由于一個(gè)低副引入2個(gè)約束，一個(gè)高副引入1個(gè)約束．那么它們共引人(2PL+PH)個(gè)約束，即機(jī)構(gòu)失去了(2PL+PH)個(gè)自由度，于是機(jī)構(gòu)的自由度為

F=3n-(2PL+PH)=3n-2PL-PH平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式式中，為活動構(gòu)件個(gè)數(shù);

為低副個(gè)數(shù);為高副個(gè)數(shù)。（1）確定機(jī)構(gòu)中活動構(gòu)件數(shù)（2）確定機(jī)構(gòu)中低副數(shù)（3）確定機(jī)構(gòu)中高副數(shù)（4）根據(jù)公式計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度自由度計(jì)算公式F=3n-2PL-PH3ACD12Φ14鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)B

1、機(jī)構(gòu)平面自由度的計(jì)算步驟（1）確定機(jī)構(gòu)中活動構(gòu)件數(shù)該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中活動件有3個(gè)，即

n=3；（2）確定機(jī)構(gòu)中低副數(shù)該四連桿機(jī)構(gòu)有4個(gè)轉(zhuǎn)動副，即PL=4；（3）確定機(jī)構(gòu)中高副數(shù)該機(jī)構(gòu)沒有高副，即PH=0。（4）計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度根據(jù)自由度計(jì)算公式F=3n-2PL-PH，則F=3n-2PL-PH=33-24–0=13ACD12Φ14鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)B平面自由度計(jì)算實(shí)例：

已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)簡圖，求該機(jī)構(gòu)的自由度自由度計(jì)算實(shí)例11826323HL=-×-×=--=PPnF(b)牛頭刨床機(jī)構(gòu)

解：活動構(gòu)件數(shù)：6個(gè)；低副數(shù)：8；高副數(shù)：12、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動：當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件按預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動時(shí)（原動件運(yùn)動確定），該機(jī)構(gòu)中的其余構(gòu)件的運(yùn)動應(yīng)該是完全確定的。問題：機(jī)構(gòu)滿足什么條件才能具有確定運(yùn)動呢?鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)ACD31245Φ2Φ1BE鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)中活動件有4個(gè)，即

n=4；該五連桿機(jī)構(gòu)有5個(gè)轉(zhuǎn)動副，即PL=5；該機(jī)構(gòu)沒有高副，即PH=0。根據(jù)自由度計(jì)算公式F=3n-2PL-PH，則F=3n-2PL-PH=34-25–0=2所以該鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)有2各自由度。（1）如果給定一個(gè)原動件，（如構(gòu)件1是原動件）其他構(gòu)件的運(yùn)動會是怎樣？（自由度大于原動件數(shù)目情況）

ACD31245Φ2Φ1BE

如圖所示，如果給定一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動規(guī)律，即構(gòu)件1的轉(zhuǎn)動角度確定。此時(shí)構(gòu)件2、3、4的運(yùn)動規(guī)律并不確定。例如，當(dāng)構(gòu)件1處于圖示位置時(shí)，構(gòu)件2、3、4可以處于BCDE位置，也可以處于BC’D’E位置，或其他位置，顯然，其運(yùn)動是不確定的。ACD鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)31245Φ1BED'C'