振动筛是重要的工业设备,在农业、矿业等很多行业都得到广泛的应用。作为玉米联合收获机的关键部件振动筛的筛分流程是通过筛面对物料给予激励,使物料经历分层和透筛,最终获得清洁的玉米籽粒。近年来随着农业机械化的发展与推进,传统的筛分机构无法满足筛分要求,迫切需要对振动筛机构的振动形式和传动方式进行大胆探索。为适应现代收获机械高效率、高强度的清选要求,并借鉴现有振动筛机构的优点,本文结合曲柄摇杆与平面四杆机构的传动特点,设计了两移动两转动振动筛机构,运用矩阵法分析筛面各点的运动特性,借助MATLAB对筛上颗粒运动进行数值模拟,并采用CFD-DEM耦合方法研究了两移动两转动振动筛的筛分性能。研究的主要内容和结论如下:(1)通过查阅文献与田间收获调查,确定振动筛筛分作业需满足的基本要求。结合曲柄摇杆与平面四杆机构的传动特点,设计了一种两移动两转动振动筛机构。并对振动筛机构的杆件结构、链轮变速装置和筛面参数选取等主要部分进行研究。(2)采用矩阵法对振动筛机构进行运动学分析,建立曲柄摇杆与平面四杆机构的位置方程,借助MATLAB数值模拟筛面各点运动特性。结果表明:筛面X、Y向倾角均发生周期性变化,其变化范围分别为0~4.9~o、-1.7~1.7~o;振动筛筛面X、Z向的振幅分别为20mm、1.5mm;X向加速度幅值从筛面前端到后端由29.533m/s~2依次减少至29.087m/s~2,Z向加速度幅值从筛面前端向后端由23.754m/s~2先减小至7.877m/s~2后增大到20.482m/s~2,整体上筛面前端X、Z向加速度大于筛面后端,有利于物料在筛面上向后移动,确定了两移动两转动振动筛筛面各点的运动特性满足筛分条件。(3)因两移动两转动振动筛筛面各点的运动特性不同,故筛面各点振动方向角在XOZ面的位置不同,将其分为四个象限,对单颗玉米籽粒在筛面上的运动状态进行受力分析。借助MATLAB数值模拟玉米颗粒的受力情况,分析了玉米籽粒在筛面各点前滑、后移、抛起等运动状态,最终获得了其运动状态服从特定的时间步长,使前移与后移过程中的玉米籽粒相互碰撞产生混沌运动。(4)选取曲柄转速、横向转速、横向摆角为试验因素,以筛分效率和籽粒损失率为振动筛筛分性能指标,通过设计二次正交旋转回归试验,获得了试验因素与筛分性能指标间的回归数学模型及响应曲面,并确定不同因素对两移动两转动振动筛筛分性能的影响规律,曲柄转速是主要影响因素,横向摆角次之。采用Design-Expert软件对试验参数进行优化,得到各因素的最优组合为曲柄转速为270r/min,横向转速为240r/min,横向摆角为1.7~o,此时两移动两转动振动筛的筛分效率为85.46%,籽粒损失率为1.98%,玉米籽粒清洁率为97.03%,满足了玉米收获机质量评定技术规范规定的收获标准。