乌龙茶是中国的传统茶类,历史悠久,滋味醇厚甘甜。福建是乌龙茶的主要产地之一,福建安溪更是被称为“乌龙茶之乡”,其生产的安溪铁观音驰名中外,深受大众喜爱。目前,市场上已经出现了用于乌龙茶加工的配套设备,主要涉及乌龙茶的萎凋、摇青、杀青、揉捻等。然而,针对乌龙茶摇青设备的研究相对滞后。常见的滚筒摇青设备虽然降低了劳动强度,但是摇青后的茶叶均匀度差,不符合高端乌龙茶的品质要求。虽然市场上已经出现了模仿手工摇青的摇青设备,但其摇青运动与手工摇青运动偏差较大,无法模拟人手工摇青时筛盘的速度和幅度变化。基于上述情况,本文以乌龙茶为对象,以实现茶叶高质量仿手工机械摇青为研究目标,对手工摇青运动进行了分析,搭建了试验台用于手工摇青运动特性的采集,得到了乌龙茶手工摇青标准运动特性;基于该运动特性设计了变速变幅摇青机构,建立了摇青机构的运动学模型;对机构中的非圆齿轮和凸轮进行了反求设计与优化;完成了乌龙茶摇青机的整机设计与试验。本文的主要研究内容如下:1)对乌龙茶手工摇青运动过程进行分析,设计并搭建了摇青运动特性采集试验台,对乌龙茶手工摇青运动特性进行采集。基于傅里叶级数拟合了采样点,得到了手工摇青的标准摇青运动特性,为后续的摇青机构设计提供参考。2)基于摇青运动特性提出了变速变幅摇青机构,可实现筛盘变速变幅的空间运动;建立了变速变幅摇青机构的运动学模型和反求设计模型,完成了非圆齿轮和凸轮的反求设计,并对非圆齿轮节曲线和凸轮廓线进行优化,实现了机构良好的加工性与传动特性;基于MATLAB软件开发平台编写了摇青机构反求设计软件人机交互界面,便于针对不同摇青要求快速得到机构参数。3)进行了乌龙茶摇青机的结构设计,采用Solid Works进行三维建模,并用ADAMS进行整机的虚拟样机仿真。通过对比仿真得到的输出转角曲线与理论摇青转角曲线,初步验证了变速变幅摇青机构设计的准确性;研制了乌龙茶摇青机样机,在样机上完成了摇青过程中两轴实际转角的采集试验,对比了实际转角曲线与理论转角曲线,进一步验证了整机设计的准确性;完成了摇青机的茶叶摇青试验,验证了乌龙茶摇青机用于实际摇青作业的可行性。