基于1T-2R并联机构的多维振动筛设计与研究

通过对两种一平移两转动的并联机构进行结构组成和结构特性分析,优选出其中一种作为多雏振动筛的主体机构,利用ADAMS软件建立主机构的虚拟样机,完成虚拟样机的运动仿真。以并联机构作为振动筛的主体机构,由于筛面可实现空间多维运动,突破了目前大多数振动筛面只做平面往复运动的局限,使筛分效率进一步提高。     

一种新型并联机构振动筛的动力学研究

设计了一种基于并联机构的空间多维振动筛,其主体机构是一种有两转动两平移四个自由度的并联机构.该振动筛具有结构刚度大、承载能力强、惯性小、透筛效率高以及实现物料分层筛分等优点.根据振动筛筛面的运动轨迹要求,本文运用单开链单元综合法,由并联机构的运动输出特征矩阵及拓扑结构,完成了并联机构的型式设计,并采用拉格朗日方法和运动影响系数方法对该并联机构的动力学进行了分析.     

三维并联振动筛设计与实验

提出用并联机构驱动产生的筛面多维运动实现非平面筛面多维透筛性的设计思想,以改善透筛环境、提高筛分效果。设计了一种基于单自由度两回路空间机构的并联振动筛,给出了主机构的拓扑结构分析、运动分析及基于筛面轨迹仿真的尺度优化结果;阐述了非平面筛面的设计及其多维透筛性原理;实验比较了并联振动筛与传统直线振动筛在常规平面筛面、非平面波浪筛面、非平面凹坑型筛面上的筛分性能,证明并联振动筛与非平面凹坑型筛面组合的筛分效率高达98%,透筛率高达7.4%,而直线筛与平面筛组合的筛分率仅为84%,透筛率为5%,从而揭示了新型并联振动筛的高效筛分机理与特性。     

振动筛两平移两转动并联机构的运动学分析

为适应不同作物清选的需要,提出了一种可满足多种作业需要的空间振动筛思想.并设计了该振动筛的主体机构.该振动筛采用四自由度并联机构作为主体机构,能方便地调节振动筛的振幅和振动方向.该并联机构包含4条支路,其中2条支路为R-R-P型结构,另外2条支路为R-R-R-R-P型结构.以该机构的动平台为振动筛的筛面,能实现2个方向的移动,以及绕2个方向轴线的转动.应用转换矩阵对该机构进行运动学建模,并给出了该机构运动学的正解和反解.结果表明可以将此机构应用于振动筛.     

马铃薯收获过程中块茎运动仿真分析

重点研究马铃薯收获机振动筛运动参数与块茎损伤之间的关系;应用虚拟样机来代替物理样机进行验证设计;采用ADAMS仿真软件对振动筛和块茎进行运动仿真,获得了振动筛运动的速度、加速度、位移和动能曲线,能够有效地判断块茎沿筛面的运动状态;针对圆形和椭圆形两种块茎,分析了振动频率和振幅对块茎损伤率的影响,为今后马铃薯收获机振动筛的设计与分析提供了有力的依据。     

四自由度混联机器人运动学分析与仿真

根据串联机构和并联机构的特点,以两平移一转动并联机构为主体,设计了一种四自由度混联机器人,该机器人动平台自由度为三平移和一转动,同时,在并联机构动平台和虚拟固定平台间增加一辅助支链,该辅助支链具有独立的转动自由度。与具有同样运动特性的并联机构相比,该机器人的工作空间大,转动灵活。分析了该机器人的运动学特征,求出其位置正反解析解,利用运动影响系数对其速度和加速度进行了系统研究,并进行了动态仿真验证。     

基于并联机构的多维振动筛分试验台设计

为解决传统振动筛分装置不能实现多维振动的问题,设计了基于并联机构的多维振动筛分试验台,试验台以全解耦型多维主体激振机构为核心,采用大功率直线电动机为直线往复振动的动力源,传动链短,机械结构和运动参数的调整简单便捷,可获得多个工况下物料颗粒的筛分性能指标以及物料在筛面上的运动规律。试验台以计算机和PMAC控制卡作为硬件控制系统的核心,测控软件系统可以对试验过程中工作部件的振幅、速度、频率、扭矩和功率等参数进行实时采集、显示、处理与分析,为多维振动筛分设备的设计提供了依据。     

5XS-600型往复式振动筛试验台的设计与仿真研究

制定了5XS-600振动筛试验台的整体设计方案,确定了各机构的结构参数及调整范围.对振动筛的运动机构进行了基于Simulink模型的动态仿真.仿真结果表明该机构运行平稳,没有出现冲击现象,符合实际使用的要求,填补了振动筛工作性能室内研究的空白,为振动筛试验台样机的制造奠定了理论基础.     

马铃薯收获机参数化造型与虚拟样机关键部件仿真

针对我国马铃薯收获机设计中存在的设计手段落后、设计效率低等问题,应用基于特征的参数化造型软件Inventor对马铃薯收获机零部件进行参数化造型,采用ADAMS机械仿真软件,对小型马铃薯收获机虚拟样机的关键部件振动筛进行运动仿真,阐明了基于ADAMS软件虚拟样机仿真的原理和过程,得出振动筛运动关键点的速度、加速度和位移曲线.通过曲线分析,得出符合设计要求的振动筛运动频率和振幅等参数.     

基于ADAMS的联合收割机振动筛虚拟设计

基于ADAMS软件，提出了一种对联合收割机振动筛进行虚拟设计的方法。在ADAMS中建立了振动筛的模型，并进行了动态仿真分析，在不作任何简化性假设的条件下考察了筛面加速度的变化规律，选出了机构的关键参数，并结合Fortran语言编程完成了筛上脱出物的运动分析，优选了机构的工作参数。     

一平移两转动并联运动振动筛动力学建模与精度分析

对单自由度一平移两转动(1T2R)并联运动振动筛进行了动力学分析。由于该机构包含2个子运动链(SKC),且其耦合度均为零,因此,首先由求得的符号式位置正解直接求解各杆件（角）速度和（角）加速度;然后,基于Newton-Euler原理的序单开链法,对含两个SKC的空间并联机构进行动力学建模,计算得到该机构主动副的驱动力矩变化曲线;与利用传统Lagrange法得到的驱动力矩进行了动力学建模误差对比分析,结果表明,基于Newton-Euler原理的序单开链法具有更高的动力学建模精度。本文为多回路空间并联机构高效、精确动力学建模与分析,以及该并联运动振动筛的动力学参数优化提供了理论基础。     

3—PUU并联机构激振台设计与仿真

为解决传统激振台不能实现多维同时振动的问题,基于并联机构组成原理,设计了用于中小型试验件振动测试的并联机构激振台,分析了3-PUU型三维纯平移并联机构的运动特性,通过计算得出了正、逆解析解.在ADAMS中建立该并联机构的虚拟样机模型,并通过仿真验证了并联机构激振台的可行性.     

两平移两转动多自由度减振平台设计与试验

采用两平移两转动并联机构为减振平台主体结构,在并联机构主动副处辅以弹簧阻尼装置,运用反向自适应原理,实现两平移两转动多自由度耦合振动衰减。对两平移两转动多自由度减振平台进行了系统结构设计、理论分析和ADAMS仿真分析,并制作样机进行了试验分析。样机仿真和试验分析结果表明,两平移两转动多自由度减振平台设计理论和分析方法是正确可行的。     

多维并联振动筛筛分过程解析与筛面运动形式优选

针对物料在多维并联振动筛筛面上的运动过程及其规律不明确,以及采用何种筛面运动形式最佳的问题,研究了物料颗粒在多维振动筛筛面上的运动过程,并提出最佳的筛面运动形式。引入分散度与分层速率2个指标,基于颗粒离散单元法(DEM)研究各单自由度振动对筛面上物料分散和分层过程的影响,优选出分散度和分层速率较优的4个单自由度振动,即:分别沿筛面长度、宽度和高度方向的移动x、y和z,以及绕筛面法线方向的转动γ,其中,x和y单自由度振动效果尤为明显。在优选振动自由度组成的各种振动形式下,基于筛分效率和含杂率,对多维振动筛面的物料透筛过程进行模拟研究,表明:3平移1转动(3T-1R)四维振动形式透筛性最好,为理想的筛面运动。据此设计了一种3T-1R并联机构,并在样机上进行了筛分试验验证。     

基于Inventor的大蒜收获机设计

针对大蒜收获机工作过程中工作阻力大和分离不彻底等问题,利用Inventor软件设计了大蒜收获机。为避免茎秆和藤蔓缠绕,创新设计了铲面倾角在15°～35°连续可调的掘铲部件,以适应不同地区的土壤条件:采用抖动轮式升运链实现土壤等杂质和大蒜及茎秆的一级分离和升运输送;利用振动筛式筛分机构实现土壤和大蒜的二级分离。虚拟样机仿真表明,装配没有干涉,机构运动和参数选择达到设计要求。     

农业机器人并联视觉云台研究

针对智能农用机器人对机器视觉工作范围的需求,提出了一种用于农业机器人的并联视觉云台设计方案。基于双摇杆的输入输出特性,提出了一种运动支链设计方法,用于构建二自由度全球面工作空间解耦并联机构。在此基础上,衍生出两种可行的运动支链P5R和PRR,基于这两种运动支链,设计了2种二自由度全球面工作空间并联视觉云台RRP5R和RRPRR。通过运动学分析,分别建立了2种机构的位置关系表达式;通过尺寸优化,得到了2种机构的最优杆长比;通过对比得出,RRP5R型并联视觉云台具有更好的输入输出性能;通过有限元分析,研究了载荷对RRP5R型并联视觉云台运动精度的影响。结果表明,RRP5R机构强度满足要求,但杆件的累积弹性变形导致运动副的位移偏差较大。     

三移动两转动振动筛驱动机构优化与试验

为提高玉米脱出物在振动筛上的筛分效率,基于传统的平面往复振动筛,设计了一种玉米清选振动筛驱动机构,可使筛面实现3个移动2个转动;为深入研究其运动规律和筛分性能,用封闭矢量多边形法推导了筛面上任意一点的位移方程;以筛面后端振幅最小为目标,应用Isight软件优化各驱动杆件的长度,使筛面后端的振幅达到最小值15.4 mm;利用Matlab数值模拟确定筛面运动为非简谐周期运动。为确定驱动机构主轴转速和玉米脱出物喂入量对振动筛性能的影响,通过试验比较玉米籽粒在该机构筛面与平面往复振动筛面上的透筛率,试验结果表明,当玉米脱出物的喂入量为6 kg/s时,该机构主轴的最佳转速为260 r/min,玉米籽粒在该机构筛面上的透筛率比其在平面往复振动筛上的透筛率提高了5.75%,节省功耗16.1%。     

基于Solidworks的复合式小麦匀播机的结构设计

根据小麦播种的特点,提出一种复合式小麦匀播的新型结构机械。对匀播机进行了虚拟设计,应用Solidworks对匀播机进行模块化虚拟建模,包括悬挂机构、旋耕机构、施肥机构、播种机构、匀播机构、镇压机构和松土装置;通过虚拟样机的设计,使得样机的研发节省了时间,降低了成本。样机的田间试验结果表明:该设备具有结构简单、工作可靠、维护方便的特点。     

基于ADAMS的六杆并联机构的仿真设计分析

本文利用ADAMS软件完成了六杆并联机构的虚拟样机设计和动力学仿真，并对仿真结果进行了分析。实验结果提供了机构的平稳性分析，为六杆并联机构的设计提供参考。     

并联机构方位特征集的符号推导方法

并联机构的方位特征集与其拓扑结构特征存在密切联系,方位特征集的程序化推导方法对于机构拓扑结构分析与设计具有重要意义。系统论述了拓扑结构多项式、方位关系组及方位特征集等基本概念,采用拓扑结构多项式表达并联机构的支路及运动副排列结构,通过方位关系组描述运动副轴线之间的方位关系。基于并联机构动平台的运动输出特性,提出了运动特征空间的概念,根据运动特征空间的相关性建立了2种消元规则,即串联消元规则和并联消元规则。这两种消元规则在拓扑结构多项式与方位关系组之间建立了一种"商"运算关系,并可进行迭代消元,其运算结果即为方位特征集。利用并联机构的字符串描述形式,对部分并联机构的方位特征集进行了基于符号的推导分析,其结果验证了所提出消元规则的有效性。研究成果为面向计算机辅助的并联机构拓扑结构特征分析及类型综合提供了必要的理论与方法基础。