基于ADAMS的制茶三自由度振动筛设计

荣莉 刘琼 龚冬梅 凌清华 许文雷

摘 要：設计一款三自由度串联振动筛.仿真结果表明，振动筛筛框运动轨迹与理论计算结果完全一致，能满足制茶工艺的要求.

关键词：振动筛;ADAMS;运动轨迹;制茶

[中图分类号]TD425 [文献标志码]A

文章编号：1003-6180（2019）02-0028-03

茶叶制作工艺需要增加茶叶振动筛的运动自由度，模拟人工筛分茶叶的动作.本文设计一款三自由度茶叶振动筛[1]，并对筛面的实际运动规律进行仿真.仿真结果表明，振动筛筛框运动轨迹与理论计算结果完全一致，能满足制茶工艺的要求.

1 三自由度振动筛总体设计

三自由度振动筛结构简图见图1.设定竖直方向为Z向，沿着图1中平面弹簧的方向为X向，另外一个方向为Y向.振动筛Z向振动由筛框上方两个Z向振动电机驱动，两Z向振动电机同步反向旋转.平面振动电机对称竖直布置于筛框的前后两侧，平面振动电机同步同向旋转，可以驱动振动筛X向振动.由于套筒的一端与筛架之间通过转动副连接，因此，筛框能够实现绕Z轴的转动振动.

2 振动筛运动分析

2.1 XOZ面机构运动分析

Z向激振由两个固定在筛框上端的振动电机提供（图2）.坐标原点设在运动部件质心，Δα为两个振动电机偏心块的初始相位差角，ψ为振动电机偏心块的夹角，β为运动部件质心和振动电机中心的连线与X轴之间的夹角，忽略弹簧刚度的影响，振动平台运动方程的稳定解为：

2.2 XOY面机构运动分析

XOY面激振由两个固定在筛框前后两端的平面振动电机提供，平面振动电机同步同向旋转，如图3所示.将坐标原点设在运动部件质心，当Δα=0时，Ψ=0，可求得筛框的运动轨迹为椭圆：

3 振动筛ADAMS模型的建立及运动仿真

3.1 ADAMS运动仿真模型建立

将三维建模软件中建立的振动筛模型导入ADAMS中，按照设计参数为振动筛各部件添加连接和驱动，输入仿真时间和步长，对振动筛筛框的Z向位移时间曲线和XOY平面内的运行轨迹进行提取，结果见图4.

3.2 结果分析

由图4（a）振动筛筛框Z向位移时间曲线可知，振动筛位移随时间周期性变化，振幅平稳，表明Z向激振装置仅可沿Z向进行振动，仿真结果与理论计算结果相符.由图4（b）振动筛筛框XOY面运动轨迹可知，XOY面运动轨迹为椭圆形，仿真结果与理论计算结果相符，表明振动筛激振机构能够实现实现垂直方向的往复振动和水平面内间歇圆形运动，满足传统茶叶制作工艺中圆筛的运动要求.

参考文献

[1]荣莉，凌清华，刘琼，等.一种三自由度振动筛[P].中国：201710956123.6，2017-10-15.

[2]刘剑敏，马履中，许子红，等.振动筛两平移两转动并联机构的运动学分析[J].农业机械学报，2008， 39（2）： 59-62.

[3]沈惠平，张会芳.并联运动振动筛的筛分运动规律及其轨迹的研究[J].机械设计，2008，25（12）：20-23.

[4]Shen Huiping， Xue Changyu， Zhang Jiantao， et al. A novel PKM-based vibrating sifter and its screening efficiency experimental study[C]. 13th World Congress in Mechanism and Machine Science， Guanajuato， Mexico， 2011：131-136.

[5]王成军，李耀明，马履中.基于并联机构的多维振动筛分试验台设计[J].农业机械学报，2010，43 （4）：70-74.

编辑：吴楠