三自由度混联振动筛及颗粒群运动规律研究

发布时间：2017-08-18 10:08

  本文关键词：三自由度混联振动筛及颗粒群运动规律研究

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【摘要】：多维并联振动筛是将并联机构作为振动筛的激振机构,实现振动筛面复杂空间曲线的运动轨迹的一种新型振动筛,可有效提高振动筛筛分质量和效率,解决了现有振动筛由于振动的自由度数较少,筛面物料颗粒分散度不高引起的物料堆积、筛孔堵塞和筛分效率低等问题。论文根据三自由度振动筛主体激振机构机型设计的基本要求,基于机构拓扑结构理论构造了一种全解耦的三自由度混联机构2PRRR-P(2R),作为三自由度振动筛的主体激振机构,并基于D-H变换矩阵推导出筛面的运动轨迹方程；分析了三自由度振动筛主体激振机构的奇异位形,得出了激振机构处理奇异位置的条件,在振动筛结构设计时可有效避免奇异位置；基于TRIZ理论对三自由度振动筛结构进行了优化设计,解决了第一代振动筛样机结构存在的问题,使新型的振动筛样机结构更加合理,运行更加可靠。为验证三自由度振动筛激振机构机构设计的可行性,运用ADAMS软件对振动筛进行运动学仿真,得到了筛面的位移时间图和速度时间图,经过图形和数据分析进一步验证了混联机构2PRRR-P(2R)是完全解耦的三平移机构,且筛框三个方向的振幅和频率均能独立调节；基于ANSYS Workbench对振动筛筛架进行模态分析,有效的避免振动筛可能存在的共振问题,为振动筛样机设计提供依据。基于EDEM对棉籽颗粒群在三自由度振动筛筛面上的筛分过程进行模拟分析,绘制出筛面不同运动状态下对应的颗粒运动曲线,得出颗粒物料群在三自由度振动筛筛面上的运动规律筛面增加X向、Y向的运动自由度,可相应的增加颗粒群在X向、Y向的抛掷位移,利于颗粒在筛面的分散,使颗粒平均透筛时间减少,提高筛分效率。通过EDEM仿真试验研究振动筛的振动参数、筛面倾角及筛面的长宽比对钾矿石三自由度振动筛筛分效率的影响,优化了振动筛的振动参数为振动筛样机结构设计和参数选择提供了参考。
【关键词】：振动筛 三自由度 混联机构 模态分析 EDEM 运动规律 筛分效率
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH237.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 引言13-15
• 1 绪论15-25
• 1.1 选题背景及意义15-16
• 1.2 并联机构的应用研究16-20
• 1.2.1 并联机器人16-18
• 1.2.2 并联振动筛18-20
• 1.3 颗粒筛分原理的研究20-22
• 1.4 离散元法模拟研究在颗粒筛分领域的应用现状22-23
• 1.5 课题的主要研究内容23
• 1.6 本章小结23-25
• 2 三自由度振动筛结构设计与分析25-41
• 2.1 三自由度振动筛主体激振机构设计25-27
• 2.1.1 振动筛主体激振机构机型设计的基本要求25
• 2.1.2 三自由度振动筛主体激振机构机型分析25-27
• 2.2 三自由度振动筛运动轨迹方程27-30
• 2.3 三自由度振动筛主体激振机构的奇异位形分析30-32
• 2.4 三自由度振动筛Z向激振装置分析32-33
• 2.5 基于TRIZ理论的新型三自由度振动筛结构优化设计33-39
• 2.5.1 问题描述34-35
• 2.5.2 因果轴分析35
• 2.5.3 矛盾分析35-37
• 2.5.4 优化设计结果37-39
• 2.6 本章小结39-41
• 3 振动筛运动学与动力学分析41-53
• 3.1 虚拟样机技术概述41
• 3.2 三自由度混联振动筛ADAMS模型建立41-43
• 3.3 三自由度振动筛ADAMS仿真实验及结果分析43-47
• 3.4 三自由度振动筛筛架的模态分析47-52
• 3.4.1 模态分析的基本理论47-48
• 3.4.2 模态分析的过程48-52
• 3.5 本章小结52-53
• 4 基于EDEM的三自由度筛面棉籽颗粒群运动规律分析53-65
• 4.1 三自由度振动筛筛面颗粒受力分析55-58
• 4.2 模拟前处理58-63
• 4.2.1 模型参数设置58-60
• 4.2.2 仿真结果分析60-63
• 4.3 本章小结63-65
• 5 基于DEM钾矿颗粒三自由度振动筛筛分效果分析65-75
• 5.1 钾矿颗粒三自由度振动筛筛分分效率的评价指标65-66
• 5.2 钾矿石三自由度振动筛振动参数优化66-69
• 5.3 振动筛筛面倾角对筛分效率的影响69-71
• 5.4 振动筛筛面长宽比对筛分效率的影响71-73
• 5.5 本章小结73-75
• 6 结论与展望75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 工作展望76-77
• 参考文献77-83
• 致谢83-85
• 作者简介及读研期间主要科研成果85-86

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本文编号：693991