自动数片机设计.doc

济南大学毕业设计

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1 前言
1.1课题的相关背景、研究内容及意义
1.1.1 课题的相关背景
在当前固体制剂药品市场中，固体制剂常有瓶包装和板状泡罩包装两种，这两种包装各有特点：其中瓶包装有着悠久的历史，随着塑料瓶技术的发展，瓶包装得到广泛的运用，在瓶包装生产线中，自动数片机是瓶包装生产线的主要和关键设备，自动数片机的成败决定了固体制剂包装能否满足生产工艺要求。数片机适用于制药、医院、食品等行业，对胶囊、片剂、颗粒等药品或食品计数用。整机一般均用不锈钢等优质材料制成。体积小、重量轻、计数准确、操作简便。计数物品接触表面均为不锈钢制作，是各有关行业瓶装、袋装、罐装产品计数的较理想的专用设备。
随着药品生产GMP(Good Manufacturing Practics药品生产质量管理规范)标准的推广，用于包装片（丸）剂、胶囊类药品的全自动包装生产线的制药设备也越来越多，其中国产设备占了不少的市场份额，取得了相当大的成功。但是国产此类生产线中，关键设备——自动数片机在很大程度上拖了整条生产线的后腿：一是计数误差大，二是瓶装速度较低，跟不上其它设备的速度，从而在很大程度上限制了国产设备的发展。
我国的数片机与国际先进水平相比尚有较大的差距，国产自动数片机的设计上主要存在以下几点不足：
（1）机械性能落后，国产大多精度低、速度慢、平稳性差。许多设计人员不会根据工作和精度要求独立设计计算运动学和动力学参数，只是简单的把国外样机的零件拆卸下来进行逐点测绘，造成执行机构误差很大。
（2）控制水平落后。国产自动数片机大多控制水平低、自动性差、故障率高。国产数片机大多采用PLC作现场控制，而国外先进的数片机大多由计算机系统实现监控，控制水平相对落后。大多数数片机自动性较差。一是普遍采用单机生产模式，全自动生产线少。二是做不到全自动运转，需要人工加料。
（3）功能单一、可扩展性差。数片机是针对特定的瓶装形式设计的。一般在规定的规格范围内可调。而我国许多数片机在设计时考虑不充分，没有为进一步的改造留出足够的空问，致使设计的机械只能适应于几种简单的模板，不适应包装材料或模板尺寸的变化，即使适应生产的包装成品质量也不佳。
（4）造型死板。我国的数片机设计时很少考虑机械的造型，很少从人机学设计考虑，很多厂家生产的机械造型不美观，甚至没有造型，给人感觉僵硬、死板、没有活力。
（5）综合考虑不足，资源没有充分利用。我国药品包装机械设计存在着混乱现象，许多机械设计人员对电机拖动同步技术、伺服传动技术不了解，可用简单的电器设备解决的问题却用复杂的机械装置来实现，有的虽然采用了同步电机等装置来控制机构运行，但选取不当。这些情况不仅造成了资源的极大浪费，而且使设计的机械的性能较低。
目前，国外数片机一般采用多通道电子数片方式。片剂等药品通过料斗经振动器振动平移送料至喂料通道，继续振动送料，使药品均匀落入光电与气缸组合的落粒口，此时光电传感器及时采集数片信号反馈给PLC控制器，经PLC内部运算比较后分别控制气缸来执行数片功能。代表机型是意大利Marchesini公司设计了一种新型的、符合人体工程学的片剂通道式喂料器MT100，能有效解决喂料过程中片剂重叠问题，并最大幅度降低喂料长度，具有良好的实用价值。
1.1.2课题研究内容及意义
在当前固体制剂药品市场中，固体制剂常有瓶包装和板状泡罩包装二种，这二种包装各有特点。其中，瓶包装有着最悠久的历史，随着塑料药瓶技术的发展，瓶包装得到了广泛运用，这是由于瓶包装密封性能好、包材耗用少、占空间小、药品保质期长、包装和运输成本低、仓库占用小等诸多特点所决定的，至今瓶包装仍然占有主导的地位。在瓶包装生产线中常有自动理瓶机、自动吹风式洗瓶机、自动数片机、自动塞入机、自动旋盖机、自动封口机及自动贴标签机等组成，其中自动数片机是瓶用包装生产线的主要和关键设备，自动数片机的成败决定了固体制剂包装能否满足生产工艺要求，故人们对此设备应有足够的研究和认识。
近年来，由于我国经济行事的持续高涨和国家对制药行业强制性推行GMP认证制度，药品装瓶机械取得了长足得进步，新产品日益增多，技术水平有了很大的进步，但与国际水平相比还存在着很大的差距，近60％的产品达不到发达国家上世纪90年代的水平，先进大型的设备主要依赖进口。我国药品包装机械的低技术水平在很大程度上是由于我国企业设计人员低水平造成的，因此提高我国机械设计人员的整体水平和自主创新意识是非常重要的。
所以本设计的目的是着重从提高自动数片机的工作效率、可靠性、计数准确性及简化构件结构等方面去设计，力求以简单的工作原理和较低的成本设计出能够满足生产要求的自动数片机。

2 数片机的功能原理分析和总体结构设计
2.1 数片机的类型选择
按数片机的原理区分，可分为两大类：一类是空位数片机，市场上常见有筛动式数片机和履带式数片机；另一类是光电计数法数片机，市场上常见有多通道电子数片机和圆盘式电子数片机。按生产能力来区分，又可分为：低速型（产量30~40瓶／min）和高速型（产量80~120瓶／min）。
目前有多种数片机中，筛动式数片机是此类设备数片的经典和基础。主要由带围边的平底圆盘、数片模板、驱动电机、下料斗所组成。其结构简单，工作稳定可靠，设计成本较低，所以本次设计选用筛动式数片机。选用筛动式数片机还有一个原因就是，只需通过更换不同的模板来达到生产不同规格药物的需求。
2.2 数片机的计数方式选择
把固体制剂中片剂、胶囊等药品，以数片形式灌入药瓶的设备俗称为数片机。空位数片式计数、光电式计数和多通道式计数是目前比较成熟的数片机计数方式，它们各有优缺点，光电计数法数片机计数比较准确，但是对于控制要求比较高，而且成本也很高。多通道式计数数片机的结构复杂，日常维护保养要求比较高。所以本次设计选用空位式数片机，空位式数片机结构相比较为简单，而且工作可靠。对于计数准确度问题，可以在设计系统中加入检测环节来保证数片机的计数准确度。
2.3 自动数片机系统结构和工作原理
自动数粒机的结构简图如图2.1所示。自动数粒机由机架、传输机构、下料机构、供料机构和控制器等部分组成。自动数粒机的传输带由传输电机拖动，用十传送将要罐装的瓶子。下料机构包括下料电机、下料盘、下料道和出料口。下料盘由下料电机拖动，将下料盘上的药片送到下料道，再经出料口装入瓶中。供料机构是用于向下料盘提供药片的机构，它由储料箱和支架组成。自动数粒机有3个传感器，一个是瓶子传感器，用作检测传输带上是否有瓶子；另一个是下料传感器，用作检测下料盘的何一等份的药片是否全部掉进下料道，在这里我们选用检测距离为l0mm的接近开关作为下料传感器;最后一个是料位传感器，用于检测下料盘是否需要供料，这里我们采用一个自制的双位拧制开关为料位传感器，安装于下料盘中。自动数粒机的简单土作过程如下：自动数粒机启动后，传输电机运行，传输带将待罐装的瓶子送到出料口，在出料口的了，右两侧装有两个气缸，一个是进瓶气缸，另一个是挡瓶气缸，当进瓶气缸缩回而挡瓶气缸伸出时，传输带将瓶子送到出料口，然后进瓶气缸再伸出，将位于出料口的瓶子锁定位置，为罐装做好准备。瓶子到位后，下料电机启动运行，带动下料盘旋转。下料盘是一个分成几个等份而何等份钻有数目相同的圆孔的圆盘，下料盘倾斜安装，其上方为欲装瓶的药片，其下方是一块刻有一个下料孔的圆板。当下料盘旋转时药片掉入圆孔，何个圆孔携带一个药片使预定数目的药片随下料盘一起转动，当圆孔经过下料孔时药片下落到下料道，经出料口装入瓶内。这样，下料盘的何一等份经过出料口后，在下一等份还没有到达出料口之前就已该等份的药片经出料口装入瓶子。待该等份的药片全部进入瓶子，挡瓶气缸缩回，放走这个已罐装的瓶子，完成该瓶子的罐装流程。已罐装的瓶子离开后，挡瓶气缸伸出同时一进瓶气缸缩回，下一个瓶子进入土位，准备装接下料盘的下一个等份的药片，开始新的工作循环。

1.料筒 2.模版 3.围料筒 4.控制面板 5. 药瓶传送带 6.机座 7.下料桶
图2.1 数片机结构图

具体的数片过程如下所述：
平底圆盘以35度的夹角固定在工作台面上， 在平底圆盘底部9点钟的位置开有“落药”窗口，“落药”窗口下装有落药接斗，当药片从“落药”窗口掉下时，药片会顺着落药接斗掉入药瓶内。
数片模板的制作技术要求应根据每瓶药的装量数， 置留出相应的通孔 （空位） ， 通孔的直径比药片的直径稍大以便进药顺畅，模板的厚度与药片的厚度相近即可，要注意的是每瓶药的空位分布应控制在相应的扇区内，如图2.2 所示。

图 2.2 图 2.3

当模板的空位扇区走到6点钟的位置，如图2.3所示，圆盘内的药片会正巧进模板的空位内，当空位扇区走到2点钟的位置，扇区内的每个空位都被一粒药片占据。而没有进入空位的药片由于重力的作用会自然掉入到圆盘6点钟的位置，如图2.4所示。当模板空位扇区走到9点钟的位置，也就是走到落药窗口时，模板空位中的药片由于重力作用，会从窗口内掉下，进入接药斗而落到瓶内。当空位扇区全部走过落药窗口，即完成了一瓶药的数粒灌装过程，如图2.5所示。

图 2.4 图 2.5
2.4 数片机缺粒检测的选择
从以上工作原理可知：筛动数片机的计数方式是以数片模板上的空位数决定的；当空位扇区走到2点钟或1点钟的位置时，每个空位都不缺片，这瓶药的装量一定准确。如果这时有一个空位缺片，这瓶药的装量肯定缺一片；在12点钟之间的位置观察是否缺片是最佳区间。这个区间是筛动式数片机所特有的，它为以后的自动检测缺片留出了广泛的技术创新的空间，而光电计数式数片机就没有这种优势。
缺粒检测的三种方法：
（1） 人工智能光电扫描法；
所谓光电扫描法是在最佳观察区间安装光电传感器，运用光电传感器检测模板每个空位内是否有药片当数片模板出现缺片时，光电传感器作出反应。经过长期的模拟试验和不断的技术完善，这套装置已具备以下功能和特点：
能适应不同大小和不同颜色的片剂和不同型号的胶囊；
能适应高粉尘环境下的长时间作业；
换规格、换批号、清洗消毒方便，不须复杂调整，适应一般文化的操作工人使用；
当检测到缺片时，装置可以通过补片装置及时补入瓶内，也可以将缺片的这瓶药剔除，避免流入下游工位（两种方式用户可选择）；
成本低，适合国情，有推广应用价值。
（2） 人工智能CCD图象视觉系统；
CCD 图像视觉系统目前在包装设备上的应用越来越广，该系统可以对空位扇区进行缺片图像分析，从而判断是否缺片。此外视觉系统还能对药片的缺损，表面色差等进行判别，可以在某个次品到达下游工序之前就把它剔除掉。目前该视觉系统的成本较高，约与一台普通筛动数片机相当。
（3） 称重检测法；
称重法是运用高分辨率、高精度的电子称重系统对灌入瓶内的药进行称重计量。换算出每瓶的装量是否准确，以达到检测的目的。称重检测法可分为毛重检测法和净重检测法，二种方法适用于空位式数片机，也适用于光电计数法数片机。
综合考虑数片机系统的性能要求，本设计采用人工智能光电扫描法来用作数片机缺粒的检测。通过对模板空位的扫描来达到检测目的。
2.5 PLC控制要求
（1自动数片机启动后传输电动机运行，控制器应检测容器是否到位和下料盘是否有足够的待装物料，只有这两个条件都满足时才能启动下料电动机。
（2）自动数片机在运行中一旦检测不到容器或者下料盘的待装物品不足时，立即停车并发出声光报警；停车后经手动复位系统才能恢复运行。
（3）为了能够调节罐装速度，自动数片机的下料电动机采用变频调速。传输电动机采用单相电动机，无需调速。
（4）由于自动数片机的下料道较长，待装物品从下料孔到出料口的时间较长（大约 2 秒），为了提高罐装速度挡容器汽缸和进容器汽缸动作应迅速。
（5）应具有紧急停车的功能。
2.6 自动数片机工作流程图
根据数片机的性能要求，可以得出该自动数片机流程图 如图2.6所示。

图 2.6 数片机工作流程图

3 传动系统的设计与计算
3.1 输送带电动机的选择
根据数片机的设计要求可知：最大瓶子的直径为80mm，高度是120mm，生产能力最大为120瓶/min，假设两个瓶子之间的间隔为180mm,每个瓶子的装满药后的最大重量是400g,输送机的最大行程为1200mm。
因此由上述条件，可以得出:
输送带的线速度:
V=350x140=49000mm/min=0.81m/s
输送带上最多能放瓶子的个数: k=1200/10012瓶
则带的有效圆周拉力: Fe>F=14x0.4x10=56N
则输送带传递的功率为:

（3.1）

因考虑到电机还要克服带轮与带之间的摩擦力以及带自身的重力等因素，故可选功率稍大的电机，另外考虑到生产能力有一个变化范围，所以可选调速范围大一点的伺服电机，故初选电机型号为型号为70SL5C2，额定输出功率为160W，f=50HZ 励磁电压为110V，堵转转矩为1800Nmm堵转励磁电流为0.6A，堵转控制电流为0.6A,空转转速最大为1000r/min,重量为1600g.
3.2 主传动系统电动机的选择
电机在工作时需要调速所以选用三相异步电动机，在实际的工作过程中常用的是Y型三相异步电动机。
3.2.1电动机功率的选择
电动机功率计算公式：
（3.2）
式中：—工作机实际需要的电动机输出功率；
—工作机所需输入功率；
—电动机至工作机之间传动装置的总效率。
总传动效率的计算： （3.3）
其中、分别为皮带传动、轴承的传动效率。
查机械设计手册中的（表1-7）得到各个部分的传动效率：
V带传动：η1=0.96
球轴承： η2=0.98
η=η1×η2=0.88-0.95
所以总的传动效率为： 0.87-0.89
工作机的效率： 650-1350w （3.4）
通过查阅资料根据同样参数的自动数片机功率作为参考，选择数片机的主传动系统电动机功率为1100w。
3.2.2电动机转速的选择
根据数片机转速要求和主传动机构的合理传动比范围,可以得出电动机转速的选择范围：通过查阅各种常用传动机构的合理传动比查手册表13-2得：
其中V带传动时最大的传动比为imax=7。因为带传动传动比过大时，容易产生打滑现象。一般选用的传动比在2-4之间取值。
所以电动机的转速选择范围应该在500-2400之间。对于Y系列的电动机，如果没有特殊的需要，电动机转速一般不低于500r/min。而数片机对电动机没有特殊要求，因此通过查阅设计手册表12-1选用同步转速910r/min,额定功率1.1kw的Y901L-6的电动机。此型号的电动机技术数据如表3.1所示：

表3.1传动系统电动机的技术参数
电动机型号
额定功率
/kw
满载转速
（r/min）
额定转矩
最大转矩
质量
/kg
Y901L-6
1.1
910
2.0
2.0
23

3.3 数片机的主传动系统的设计
对于数片机的主传动系统设计，首先，应满足机械的功能要求，如所传递的功率大小、转速和运动形式，此外还应满足工作平稳、传动效率较高、传动距离较远、结构简单、工艺性好、使用维护方便等性能要求。
常用传动系统方案有3种：
（1） 带传动：由柔性带和带轮组成传递运动和（或）动力的机械传动，分摩传动和啮合传动。带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确（滑动率在2%以下）；同步带传动可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声。带传动除用以传递动力外，有时也用来输送物料、进行零件的整列等。
（2) 链传动: 利用链与链齿轮的啮合来传递动力和运动的机械结构。链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。链传动武弹性滑动和打滑现象平均传动比准确，但是仅能用于两平行轴间的传动，成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差。
（3） 齿轮传动：利用齿轮传递运动和动力的传动方式。齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。
根据数片机的实际工作情况，结合机械制造成本以及制药厂的经济效益，选择带轮传动作为数片机的主传动系统。电动机首先与小带轮连接，中间通过一个带传动，最后大带轮与数片机的模板相连接，把动力传给模板。带传动既起到传递动力的作用又起到降低电机转速的作用，采用此套带轮传动就可满足数片机的工作性能要求。如图3.1所示。

图3.1 数片机主传动系统

3.3.1 带轮和皮带的基本尺寸的确定
数片机的给出条件：电动机功率：P=1.1kw，转速：n1=910r/min，传动比i=2.75。每天工作8小时。
带传动功率的确定：
由机械设计课本表8-7查得工作情况系数KA=1.1
故 Pca=KAP=1.1x1.1=1.21(kw) （3.5）
（1） 选择V带的带型
根据Pca、n1由机械设计课本图8-10选用A型
（2） 确定带轮的基准直径dd 并验算带速v
初选小带轮的基准直径dd1，由机械设计课本表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径dd1=40mm
验算带速v。
v===5.5(m/s) （3.6）
因为推荐带速5m/s0m/s，计算带速较为接近5m/s。带速合适。
计算大带轮基准直径
dd2=i x dd1=2.75x40=110(mm)
根据表8-8选择dd2为110mm
（3） 确定V带中心距a和基准长度Ld
根据式≤a0≤mm 初定中心距a0为110mm
由式 （3.7）
计算带所需基准长度得：

由机械设计课本表8-2选带的基准长度Ld=460(mm)
计算中心距a
（3.8）

中心距变化范围为100~110mm
（4） 验算小带轮包角α1
==140≥ （3.9）
（5） 计算带的根数Z
计算单根V带的额定功率Pr。
由dd1=40mm和n1=910r/min 查机械设计课本表8-4a得P0=1.1kw
根据n1=910r/min，i=2.75和A型带查机械设计课本表8-4b 得 ΔP0=0.11kw
查表8-5得Kα=0.95，表8-2 KL=1.11
于是 Pr=(P0+ΔP0)·Kα·KL==1.27(kW)
计算V带根数Z。
Z==1.6 （3.10）
因此取2根。
（6） 计算单根V带的初拉力的最小值F0min
由机械设计表8-3得A型带的单位长度质量q=0.10kg/m ，所以
=[]N=180.5(N)
应使带的实际初拉力F0>(F0)min。
（7） 计算压轴力Fp
压轴力的最小值为
（3.11）
==755.2(N)
3.3.2 带轮的设计
（1）V带轮的设计内容
根据带轮的基准直径和带轮转速等已知条件，确定带轮的 ，结构形式，轮槽、轮辐和轮毂的几何尺寸、表面粗糙度和公差以及相关技术要求。
（2）带轮的材料
常用的带轮材料是HT150或者HT200.转速较高时可以采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。小功率时可以选用铸铝或塑料。
此次设计的三维运动混合机带轮的转速较低所以可以直接选用HT150或者HT200。
（3）带轮的结构形式
根据轮辐结构的不同，V带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。
小带轮的基准直径所以小带轮选用实心式。
大带轮的基准直径所以大带轮选用腹板式。
（4）V带轮的轮槽
V带轮的轮槽与选用的V带型号相对应。
V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面夹角发生变化。为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于40o。
V带安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮外圆，也不应该与轮槽底部接触。为此规定了轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度hamin和hfmin。
查阅机械设计教材表8-10，得A型带所对应的带轮的槽型及其尺寸，经过适当的圆整，确定小带轮和大带轮的轮槽截面尺寸，如图3.2、3.3所示

图3.2 大带轮截面图

图3.3 小带轮截面图

3.4 轴的设计
3.4.1轴的用途及其分类
轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动零件（例如齿轮、涡轮），都必须安装在轴上才能进行运动及其动力的传递。因此轴的主要功用是支撑回转零件及其传递运动和动力。
按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴、心轴和传动轴三类。轴的设计是根据轴上零件安装，定位及其轴的制造工艺等方面的要求合理的确定轴的结构形式和尺寸，轴的工作能力计算是指轴的强度，刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下轴的工作能力主要取决于轴的强度；这时只需对轴进行强度计算以防止断裂或塑性变形，对高速运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防发生共振而破坏。
3.4.2轴的设计计算
（1）轴的材料选择
轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。
由于碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感件较低，同时也可以用热处理或者化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳程度，顾采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45钢。
本次设计三维运动混合机工作过程中主要承受较大载荷，且没有较大冲击，所以选择45钢作为轴的材料，做调质处理。
（2）轴的结构设计
已知电机输出功率P=160w，输出转速n=110r/min
轴上的功率, 转速, 转矩T分别为：
P1 = P=0.16KW×0.97=0.135KW (3.12)
= n=110 r/min
T= 9.55× = 9.55×× =11.72×N·mm (3.13)
其中：
P— 电动机输出功率；
P1— 轴传递的功率，单位为 Kw;
n — 电机的输出转速；
— 轴的转速；
T—— 所受的扭矩， 单位为 N·mm ;
—— 电动机与轴间的传动效率[14]，取 = 0.97；
估算轴的最小直径
选用45钢，正火处理，由手册查的=600Mpa,由手册[14]查得c=118，根据公式
mm, (3.14)
故初选直径d1=20mm
（3） 轴的结构设计
根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度
根据轴结构的设计原则，依次确定出轴的结构尺寸如下：
d1=16mm d2=18mm d3=22mm d4=26mm d5=22mm d6=22mm
因为传动轴工作中只承受径向力，所以在轴段2和轴段4上选用安装深沟球轴承。轴承型号为6205。
轴上零件的周向定位
轴段1需和联轴器配合，轴段3需和带轮配合，且均采用键连接。轴段1
选择普通平键A 型6×25。轴段3处选择普通平键A 型8×90。
（4）求轴上的载荷
带轮上的切向力 Ft= （3.15）
带轮对轴的重力 F=mg=200N
则两轴承的支撑反力分别为：
Fv1= Fv2=F/2=100N
Fh1= Fh2=Ft/2=375.65N
（5）轴承的选择
轴的最小直径为18mm，查阅机械设计手册表6-1，选择型号为6019的深沟球轴承。基本数据如表3.2所示：

表3.2 深沟球轴承基本参数

轴承

代号

基本尺寸/mm

安装尺寸/mm
基本额定动载荷Cr
基本额定静载荷Cor

极限转速
/(r/min)

原轴承代号

d

D

B

rs
min

da
min

Da
max

ras
max

/kN

脂润滑

油润滑

4801

22

42

8

1.5

21

43

1.5

57.8

50.0

4000

5000

119

（6）确定轴的基本结构如图3.4所示：

图3.4 传动轴的基本结构图 （直径如何标注？总长呢？）

3.5轴的强度分析
（1）作垂直面和水平面受力图和弯矩图
则C处， Mcvl=Mcvh= Fv1×90=9000N.mm
Mch1=Mchh= Fh1×90=33808Nmm
（2）合成弯矩
Mc= (3.16)
（3）作转矩图
T=11.72×Nmm

图3.5 轴载荷分析图

（4）校核轴的强度
由上图可知，c为危险截面所以只校核C处即可。
按第三强度理论，计算应力：
(3.17)
其中 — 轴的计算应力，单位为Mpa.
Mc — 轴所受的弯矩，单位为N
W — 轴的抗弯截面系数，W=0.1=27000,单位为
— 计算常数，取0.6
而根据手册查得，45钢的许用弯曲应力[]=60Mpa, <[],所以经校核轴是安全的，可以使用。

4 混合机箱体和料筒的选择
4.1 机座和料筒材料的选择
机座和箱体零件，在一台机器的总质量中占有很大的比例，同时在很大程度上影响着机器的工作精度及抗震性能。所以正确选择机座和箱体零件的材料和正确设计其结构形式和尺寸，是减少机器质量，节约金属材料增强机器刚度的的重要途径。
而低合金结构钢与普通碳素结构钢相比,这类钢具有:
较高的强度、刚度比和足够的塑性、韧性；
具有良好的焊接性和冷塑性加工性；
含有耐大气和海水腐蚀元素或细化晶粒元素，故具有一定得耐蚀性、较低的冷脆转化温度和低的实效敏感性。
普通碳素结构钢，其冶炼较简单、成本低廉、工艺性能(如冷成形性、焊接性)优良。该类钢通常在供应状态下使用，必要时根据需要可进行锻造、焊接成形和热处理调整性能。在此次设计中，数片机料筒的设计是一个创新点。因此本设计可选此材料作为料筒的材料。
4.2 药瓶输送装置的运动分析
瓶子输送装置要求可完成对瓶子的输送和停位，并能和数片机的其他机构协调动作完成数片功能。因此它必须满足以下功能和运动要求：
a.可进行多个瓶子的输送。
b.按工艺路线图2.3中所示的运动路线输送瓶子，瓶子可完成水平方向行程约为1400mm。
c.要求瓶子输送装置运动平稳，具有一定的定位精度和较高的位置重复精度，若定位误差较大，则会使药品装瓶时不能灌装到指定位置，影响装瓶质量。
d.瓶子输送装置的速度要求调节方便，在装瓶的过程中，通过调节速度可以达到不同装瓶速度的要求。
通过以上分析，在瓶子输送装置设计时需要解决的主要有三个问题:
设计一种结构简单，成本低的输送装置，完成对瓶子的运送。
设计瓶子的限位机构，确保瓶子的输送精度，使药瓶在下料斗的正下方实现准确定位。
实现输送装置在装瓶过程中的多工位停位控制。
4.3 药瓶输送装置的结构设计
由于数片机属于轻型机械，药瓶的重量不是很大，所以可选用轻型输送机，而同步带传动最适合被用做轻型输送机，故药瓶输送装置可采用同步带传动机构，同步带传动具有准确性高、工作稳定、可靠性高、适合低速传动的优点，药瓶输送带的设计方案图，如图4.1所示：

图4.1 药瓶输送带

5 结 论
随着现代科学技术的飞速发展。再加上国内药品生产GMP标准的推广，医药机械设备行业必将经历一场全面的技术革新。对于医药机械行业中的每一个厂家，这既是机遇，也是挑战。目前医药生产行业用得比较多的是筛动式数片机，此类数片机具有很大的优势，但是也存在跟不上生产线上其它设备，精度不高，计数误差较大等缺点。本文着重从以上几个方面考虑，来提高数片机的性能，以满足不同厂家的需要。
根据自动数片机的工艺要求，本文对数片机机的主要零部件进行了理论分析与计算，完成了总体结构设计。本文设计的自动数片机由机架、传输机构、下料机构、供料机构和控制器等部分组成。自动数片机的传输带由传输电动机拖动，用于传送将要罐装的容器。下料机构包括下料电动机、下料盘、下料道和出料口。下料盘由下料电动机拖动，将下料盘上的待装物送到下料道，再经出料口装入药瓶中。在本文中对主要部件进行了的结构设计和理论分析与计算，并且根据对结构的分析与计算绘制了装配图及主要零部件图。
通过本文的设计可以认为本系统在软件和硬件设计上都有较好的功能扩展。在本文所阐述的系统设计方案基础上，可以根据实际生产线的需要和不同厂家的要求来具体修改某些主要参数以适应多种药品的生产。本系统虽然基本上完成了初步设定的任务，但出于对此产品实际参数的了解不足，再加上在这方面开发经验的缺乏，以及开发时间的限制，在结构设计上还是存在种种不足，在数片机设计研发新产品的道路上还有很远的路要走。

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