基于三转动并联机构的茶叶筛分装置运动学性能研究-论文.pdf

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1、第21卷第3期工程设计学报V01．2lNO．32014年6月ChineseJournalofEngineeringDesignJun．2014DOI：10．3785／j．issn．1006—754X．2014．03．011基于三转动并联机构的茶叶筛分装置运动学性能研究王南，周海栋，崔国华，徐丰(河北T程大学装备制造学院，河北邯郸056038)摘要：根据片状茶叶筛分的功能需求，引入三维转动并联机构作为茶叶筛分机构．首先建立3-UPSS型并联机构运动学模型，进行丁作空间、灵巧性及奇异性分析．根据该机构在筛分T作空间存在的奇异位形，通过添

2、加冗余驱动方式消除机构奇异性，改进原机构得到4-UPS-S茶叶筛分并联机构，并对其灵巧性及筛分运动轨迹进行求解．分析表明，基于4一UPS冗余驱动并联机构的片状茶叶筛分装置具有良好的运动性能，并能实现茶叶分层、分散及透筛的功能，可以满足实际工作需求．关键词：并联机构；丁作空间；灵巧性分析；奇异位形；冗余驱动中图分类号：TP24文献标志码：A文章编号：l006—754X(2O14)03—026607Studyofkinematicperformanceoftheteascreeningplantbasedonthreerotationp

3、arallelmechanismWANGNan，ZHOUHai—dong，CUIGuo—hua，XUFeng(CollegeofEquipmentManufacture，HebeiUniversityofEngineering。Handan056038，China)Abstract：The3-UPS—Sparallelmechanismisusedfortheteascreeningaccordingtotherequire—mentofscreeningtheflakeshapedtea．Thekinematicmodelwasb

4、uiltandtheworkspace，dexteri—tyandsingularitywereanalyzed．A4-UPS—Sparallelmechanismforteascreeningwasproposedbyaddingredundantactuationbasedonthesingularityanalysis．Thesolutionofdexterityandmotiontrailwerecarriedoutwhichindicatedthattheflake—shapedteascreeningplantbased

5、onthe4-UPS—Sredundantparallelmechanismhadabetterkinematicperformance．Theteacanbelayered，dispersed，andpassthescreensuccessfullywhichsatisfiestherealrequirement．Keywords：parallelmechanism；workspace；analysisofdexterity；singularity；redundantactua—tion茶叶筛分是茶叶精制必不可少的环节，其目的自由

6、度并联机构并将其应用于振动筛，对其进行运是将茶叶分为粗细不同的等级．茶叶筛分机械是茶动仿真后得出动平台上选定点的运动轨迹；汪晓叶筛分实现自动化、机械化的必需设备．华_3对一种利用曲轴使筛床运动的茶叶平面圆筛机茶叶筛分过程主要可分为茶叶的分散、分层、透进行了筛分机理研究．筛等三个过程．在人工筛分茶叶过程中，由于人的灵以上几种机构对于茶叶分散有很好的效果，但活性，可实现多个独立自由度．目前使用较多的茶叶是对于茶叶的分层能力不足，直接影响茶叶筛分的筛分装置采用曲柄连杆机构，但这种装置只能提供效率．为了实现茶叶筛分特定功能本文选取合适的单自

7、由度平动，筛分效率较低．谢俊等将具有3个并联机构应用于筛分装置，并对其进行运动学性能平动自由度的3-RRR并联机构应用到茶叶筛分设研究．同时建立筛分装置虚拟样机进行运动学仿真，备中，并作了试验；沈惠平等l_2设计了一种空间二验证筛框上选定点的运动轨迹．收稿日期：201310—11．本刊网址·在线期刊：http：／www．journals．zju．edu．cn／gcsjxb基金项目：国家自然科学基金资助项目(51075l18，51175143)．作者简介：王南(1957～)，男，河北昌黎人，教授，博士，从事并联机器人设计、机械系统动力

8、学研究，E—mail：wangnan@hebeu．edU．cn．第3期王南，等：基于三转动并联机构的茶叶筛分装置运动学性能研究轴，垂直于定平台指向动平台为Z轴，建立如图所1茶叶筛分机构模型与运动学求解示定坐标系．同理以相同的方位建立固