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基于QFD/TRIZ/FCE理论的微波干燥设备的设计与研究

储文姬  
【摘要】:鉴于食品干制行业普遍存在的干燥设备陈旧,生产工艺落后,设备成本过高及物料干燥品质得不到保障等现状。本论文提出基于QFD/TRIZ/FCE理论的微波干燥设备的设计与研究,在现有技术基础上对微波干燥设备进行设计与研究,并将现代设计理论及方法运用到设计当中,对减少设计周期,提高设计质量都有着重要的指导意义。 基于质量机能展开(QFD)的微波干燥设备规划设计首先从顾客需求角度入手,将顾客各项需求整理成一个质量表的形式,通过QFD质量屋矩阵将顾客需求最终转化为设计质量特性,得到微波干燥设备设计的具体明细表及设计矛盾冲突。功能原理设计阶段,采用“黑箱法”对微波干燥设备进行功能原理设计,由功能元求解得到常规微波干燥设备设计方案。考虑到规划阶段与功能原理设计阶段所产生的技术冲突,进而运用发明问题解决理论(TRIZ)解决设计当中所产生的冲突,得到微波干燥设备的创新设计方案,最后运用模糊综合评价理论(FCE)对创新设计方案与常规方案进行评价。 在最终确定的设计方案基础上对微波干燥设备进行结构设计,包括箱型微波干燥单元、微波泄漏抑制器及物料输送机构的设计。箱型干燥单元包括微波发生器的选择及其放置位置的确定,谐振腔尺寸确定及通风排湿装置设计。根据微波散热和通风排湿的要求分别设计了A、B型干燥单元,通过依次串联B、A型干燥单元,并在物料出入口安装上混合式微波漏能抑制器,构成了箱型隧道式微波干燥设备。考虑到输送机构在微波干燥设备当中的重要性,采用机构构型的方法,分析比较几种推进机构特点及优势,选择各方面相对较优的链传动作为推进机构,最后得到箱型隧道式微波干燥设备总体结构图。 在链传动推进机构设计当中,利用价值工程理论对机构各元件进行功能与成本的合理分配,从而在降低成本基础上保证了推进机构的功能。采用市面上常见的套筒滚子链传动作为推进机构在实际应用当中由于链条受压易出现翘起进而引发脱链现象,以至传力效率不好。于是提出在普通柔性链基础上进行创新设计,设计出一种既可承受拉力又可承受压力的刚性传动链。基于刚性传动链的设计原理,对其结构进行了阐述,并从运动和动力学角度分析所设计的刚性链传动推进机构的合理性,并对刚性链片受力形式进行分析,进一步说明了它的“刚性”特性。最后对所设计的刚性链传动推进机构特点进行归纳。 本文将现代设计理论及方法贯穿于整个设计过程,实现了理论与设计的有效结合,提高了设计质量,使设计出来的微波干燥设备在满足各项功能基础上大大降低了设备的生产成本,有利于设备的使用与推广,更进一步验证了将现代理论与方法用于设计的可行性与合理性。


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