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振动筛是通过筛面将颗粒大小不同的混合物料按粒度进行分级(筛分)或实现脱水,脱介等目的的机械设备,广泛应用于农业、化工、采矿、煤炭、石油、制药、水利水电等部门。 传统振动筛分机构多采用平面连杆机构,其筛面运动形式为平面运动。尽管机构简单,但产生的噪声和冲击大,透筛效率低,易发生“堵孔”,振动大,湿分性能较差,清洁率较低。另外,由于筛架质量大,导致较大的惯性力,容易引起设备振动和连接处的松动。 并联机构具有结构刚度大、承载能力强、定位和运动精度高以及惯性小等优点。基于并联机构这些优势及其动平台的运动特点,本文将并联机构的动平台设计为筛面,以并联机构作为振动筛的主体机构,期望获得筛面多维运动来提高筛分效率。 本文设计了一种新型的两平移两转动(2T-2R)的并联机构,并将该并联机构作为振动筛分设备的主体机构,动平台为筛面。对该新型并联机构进行了结构学、运动学(包括机构的位置、速度、加速度正解和反解)、动力学分析。 (1)根据筛分要求,运用单开链单元综合法设计一种两平移两转动的并联机构,并对并联机构的结构组成和结构特性进行分析,该机构动平台具有四个自由度,由2-SOC和混合支链HSOC构成,并利用Pro/E软件对机构进行建模。 (2)对该并联机构进行了运动学和动力学分析。运动学分析包括机构的位置正反解、速度正反解、加速度分析等。文中利用解析法分析了机构的位置正、反解,利用运动影响系数法,建立并联机构一阶、二阶运动影响系数,得到了机构的速度和加速度的正、反解,并借助MATLAB软件编制程序进行计算仿真。基于运动影响系数法和Lagrange法建立了机构的动力学方程,分析了该并联机构的动力学特性。 (3)建立单颗粒在并联振动筛的运动模型,运用MATLAB软件,分析振动筛面上单颗粒振动的空间运动轨迹和沿着坐标轴的运动规律仿真结果表明:利用该2T2R并联机构进行筛分,筛面可获得空间多维运动,能满足振动筛分的有关要求。绕X轴的摆动加快了物料在筛面上散开速度,加大物料在筛上散开面积,有利于颗粒的均匀透筛。竖直方向的复杂振动有利于颗粒的筛分,而沿着筛面方向的振动和绕Y轴的摆动均能使实现颗粒的输送。