基于ADAMS的制茶三自由度振動篩設計

榮莉 劉瓊 龔冬梅 凌清華 許文雷

摘?要：設計一款三自由度串聯振動篩.仿真結果表明，振動篩篩框運動軌跡與理論計算結果完全一致，能滿足制茶工藝的要求.

關鍵詞：振動篩;ADAMS;運動軌跡;制茶

[中圖分類號]TD425?[文獻標志碼]A

文章編號：1003-6180（2019）02-0028-03

茶葉制作工藝需要增加茶葉振動篩的運動自由度，模擬人工篩分茶葉的動作.本文設計一款三自由度茶葉振動篩[1]，并對篩面的實際運動規律進行仿真.仿真結果表明，振動篩篩框運動軌跡與理論計算結果完全一致，能滿足制茶工藝的要求.

1?三自由度振動篩總體設計

三自由度振動篩結構簡圖見圖1.設定豎直方向為Z向，沿著圖1中平面彈簧的方向為X向，另外一個方向為Y向.振動篩Z向振動由篩框上方兩個Z向振動電機驅動，兩Z向振動電機同步反向旋轉.平面振動電機對稱豎直布置于篩框的前后兩側，平面振動電機同步同向旋轉，可以驅動振動篩X向振動.由于套筒的一端與篩架之間通過轉動副連接，因此，篩框能夠實現繞Z軸的轉動振動.

2?振動篩運動分析

2.1?XOZ面機構運動分析

Z向激振由兩個固定在篩框上端的振動電機提供（圖2）.坐標原點設在運動部件質心，Δα為兩個振動電機偏心塊的初始相位差角，ψ為振動電機偏心塊的夾角，β為運動部件質心和振動電機中心的連線與X軸之間的夾角，忽略彈簧剛度的影響，振動平臺運動方程的穩定解為：

2.2?XOY面機構運動分析

XOY面激振由兩個固定在篩框前后兩端的平面振動電機提供，平面振動電機同步同向旋轉，如圖3所示.將坐標原點設在運動部件質心，當Δα=0時，Ψ=0，可求得篩框的運動軌跡為橢圓：

3?振動篩ADAMS模型的建立及運動仿真

3.1?ADAMS運動仿真模型建立

將三維建模軟件中建立的振動篩模型導入ADAMS中，按照設計參數為振動篩各部件添加連接和驅動，輸入仿真時間和步長，對振動篩篩框的Z向位移時間曲線和XOY平面內的運行軌跡進行提取，結果見圖4.

3.2?結果分析

由圖4（a）振動篩篩框Z向位移時間曲線可知，振動篩位移隨時間周期性變化，振幅平穩，表明Z向激振裝置僅可沿Z向進行振動，仿真結果與理論計算結果相符.由圖4（b）振動篩篩框XOY面運動軌跡可知，XOY面運動軌跡為橢圓形，仿真結果與理論計算結果相符，表明振動篩激振機構能夠實現實現垂直方向的往復振動和水平面內間歇圓形運動，滿足傳統茶葉制作工藝中圓篩的運動要求.

參考文獻

[1]榮莉，凌清華，劉瓊，等.一種三自由度振動篩[P].中國：201710956123.6，2017-10-15.

[2]劉劍敏，馬履中，許子紅，等.振動篩兩平移兩轉動并聯機構的運動學分析[J].農業機械學報，2008， 39（2）： 59-62.

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[5]王成軍，李耀明，馬履中.基于并聯機構的多維振動篩分試驗臺設計[J].農業機械學報，2010，43 （4）：70-74.

編輯：吳楠