阅读说明：本技术 一种基于并联机构的3t1r四自由度振动筛 (parallel mechanism-based 3T1R four-degree-of-freedom vibrating screen ) 是由 杨启志 张婧 贾翠平 李雯 郝明胜 赵晓琪 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种基于并联机构的3T1R四自由度振动筛,包括第一振动支链、第二振动支链、第三振动支链、第四振动支链、静平台和筛网；能实现沿X方向、沿Y方向、沿Z方向和绕X方向四自由度的振动筛分运动。本发明将并联机构应用到振动筛中不仅能实现多维振动筛分,总体尺寸小,筛分效率高,筛分性能稳定,整体刚度高等优点,而且对建立新的振动筛分理论,开发实用化的振动筛分设备具有重要的现实意义和应用价值。(The invention provides parallel mechanism-based 3T1R four-degree-of-freedom vibrating screens, which comprise vibration branched chains, second vibration branched chains, third vibration branched chains, fourth vibration branched chains, a static platform and a screen, and can realize four-degree-of-freedom vibrating screening motion along the X direction, along the Y direction, along the Z direction and around the X direction.)

一种基于并联机构的3T1R四自由度振动筛

技术领域

本发明属于振动筛分设备领域，具体涉及一种基于并联机构的3T1R四自由度振动筛。

背景技术

振动筛是处理物料颗粒分级和分选的设备，目前已经成熟应用于化工、冶金、煤炭、建筑、石油、水利等工业部门，也普遍地应用于农业谷物筛分、种子分选、有机肥料的翻抛等农业领域。这些传统振动筛的运动轨迹单一、物料在筛网上很难快速均匀分布、易于堵塞筛网、透筛率低、自由度低、设备整体体积过大、成本较高、并且容易引起共振从而降低振动筛的使用寿命，一般多为直线振动筛、圆振动筛。

利用固体畜禽粪便来饲养蝇蛆一方面可以消耗大量的固体畜禽粪便减少环境污染，另一方面可以为规模化养殖业提供所需要的高蛋白活体饵料。目前，蛆粪分离仍依赖于人工分离，自动分离的机械化程度不高，不利于大量饲养活体蝇蛆并快速分离，其中最关键的就是缺少蝇蛆养殖生产链中成熟蝇蛆与畜禽粪培养基的快速可控式分离技术，目前大多利用蝇蛆生物学特性进行非机械式分离，这种分离方法效率低而且不可控。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于并联机构的3T1R四自由度振动筛，能实现沿X方向、沿Y方向、沿Z方向和绕X方向四自由度的振动筛分运动。本发明设计的3T1R并联机构运用于振动筛，能够弥补现有蝇蛆分离处理技术的不足，实现蝇蛆和固体畜禽粪颗粒的快速可控分离，大大地提高了筛分效率，而且整体设备的体积较小，刚度大，筛分性能稳定可靠，对工厂化应用具有现实意义。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于并联机构的3T1R四自由度振动筛，包括第一振动支链、第二振动支链、第三振动支链、第四振动支链、静平台和筛网；

所述静平台上沿X方向设有导轨一、沿Y方向设有滑轨二、沿Z方向设有竖直杆，所述导轨一、滑轨二和竖直杆两两垂直；

所述筛网位于静平台的正下方，第一振动支链的一端与静平台上滑轨一的轴向重合，另一端与筛网相连，第二振动支链的一端与静平台上滑轨二的轴向重合，另一端与筛网相连，第三振动支链的一端与垂直于静平台的竖直杆相连，另一端与筛网相连，第四振动支链的一端与静平台上滑轨一的轴向重合，另一端与筛网相连。

上述方案中，所述第一振动支链包括圆柱副C₁₁、连杆L₁₁、转动副R₁₂、连杆L₁₂和转动副R₁₃；

所述圆柱副C₁₁安装在静平台上导轨一上，圆柱副C₁₁的轴线与静平台上导轨一的轴向重合，圆柱副C₁₁通过连杆L₁₁与转动副R₁₂相连接，转动副R₁₂通过连杆L₁₂和转动副R₁₃连接，转动副R₁₃与筛网连接，圆柱副C₁₁、转动副R₁₂和转动副R₁₃轴线互相平行，所述第一振动支链能够使筛网沿X方向运动。

上述方案中，所述第二振动支链包括圆柱副C₂₁、连杆L₂₁、转动副R₂₂、连杆L₂₂、转动副R₂₃、连杆L₂₃和转动副R₂₄；

所述圆柱副C₂₁安装在静平台上导轨二上，圆柱副C₂₁的轴线与静平台上导轨二的轴向重合，圆柱副C₂₁通过连杆L₂₁与转动副R₂₂相连接，转动副R₂₂通过连杆L₂₂和转动副R₂₃相连，转动副R₂₃通过连杆L₂₃和转动副R₂₄相连接，转动副R₂₄与筛网连接，所述圆柱副C₂₁、转动副R₂₂和转动副R₂₃轴线线互相平行，圆柱副C₂₁与转动副R₂₄轴线垂直，第二振动支链能够使筛网沿Y方向运动。

上述方案中，所述第三振动支链包括圆柱副C₃₁、连杆L₃₁、转动副R₃₂、连杆L₃₂、转动副R₃₃、连杆L₃₃和转动副R₃₄；

所述圆柱副C₃₁一端与垂直于静平台的竖直杆相连，圆柱副C₃₁另一端通过连杆L₃₁与转动副R₃₂相连接，转动副R₃₂通过连杆L₃₂与转动副R₃₃连接，转动副R₃₃通过连杆L₃₃与转动副R₃₄相连接，转动副R₃₄与筛网连接，所述转动副R₃₁、转动副R₃₂和转动副R₃₃轴线互相平行，圆柱副C₃₁301、转动副R₃₂303和转动副R₃₃ 305与转动副R₃₄307的轴线垂直，第三振动支链可使筛网实现沿Z方向移动。

上述方案中，所述第四振动支链包括球副S₄₁、连杆L₄₁、移动副P₄₂、连杆L₄₂和球副S₄₃；

所述球副S₄₁安装在静平台上，所述球副S₄₁的轴线与静平台上导轨一的轴向重合，球副S₄₁通过连杆L₄₁与移动副P₄₂相连接，移动副P₄₂通过连杆L₄₂与球副S₄₃连接，所述球副S₄₃与筛网连接，第四振动支链能够使筛网绕X方向转动。

上述方案中，所述第一振动支链、第二振动支链、第三振动支链和第四振动支链分别设有独立的动力源；

启动所述第一振动支链的动力源，所述筛网能够沿X方向进行筛分运动；启动所述第二振动支链的动力源，筛网能够沿Y方向进行筛分运动；启动第三振动支链的动力源，筛网能够沿Z方向进行筛分运动；启动第四振动支链上的动力源，筛网能够绕X方向进行往复的筛分运动；同时启动第一振动支链的动力源，第二振动支链的动力源、第三振动支链上的动力源和第四振动支链上的动力源，筛网能够同时沿X方向、沿Y方向、沿Z方向和绕X方向进行筛分运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种基于并联机构的3T1R四自由度振动筛能够实现沿X方向、沿Y方向、沿Z方向和绕X方向四自由度的振动筛分运动。其中沿X方向的振动筛分运动由圆柱副C₁₁、连杆L₁₁、转动副R₁₂、连杆L₁₂、转动副R₁₃组成的第一振动支链实现；沿Y方向的振动筛分运动由圆柱副C₂₁、连杆L₂₁、转动副R₂₂、连杆L₂₂、转动副R₂₃、连杆L₂₃、转动副R₂₄组成的第二振动支链实现；沿Z方向的振动筛分运动由圆柱副C₃₁、连杆L₃₁、转动副R₃₂、连杆L₃₂、转动副R₃₃、连杆L₃₃和转动副R₃₄组成的第三振动支链实现；绕X方向的振动筛分运动由球副S₄₁、连杆L₄₁、移动副P₄₂、连杆L₄₂和球副S₄₃组成的第四振动支链实现，四条支链共同作用在筛网可以使筛网整体实现沿X方向、沿Y方向、沿Z方向和绕X方向四自由度的振动筛分运动。本发明能实现三自由度的移动和一自由度的转动。本发明运用并联机构技术处理蛆料分离问题，能够解决目前固体畜禽粪养殖蝇蛆的关键问题，实现蛆料的快速可控式机械分离，大大提高蛆料分离的筛分效率，并且并联机构具有其自身的优越性，且该装置的刚度大、总体尺寸较小、驱动装置可以位于或者接近于机架，整体质量较轻，本发明的并联机构振动筛对实现工厂化应用具备现实意义。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1本发明的整体三维图

图2本发明沿X方向直线振动支链的三维图

图3本发明沿Y方向直线振动支链的三维图

图4本发明沿Z方向直线振动支链的三维图

图5本发明绕X方向转动振动支链的三维图

图中：101、圆柱副C₁₁；102、连杆L₁₁、103、转动副R₁₂、104、连杆L₁₂、105、转动副R13；201、圆柱副C₂₁；202、连杆L₂₁；203、转动副R₂₂；204、连杆L₂₂；205、转动副R₂₃；206、连杆L₂₃；207、转动副R₂₄；301、圆柱副C₃₁；302、连杆L₃₁；303、转动副R₃₂；304、连杆L₃₂；305、转动副R₃₃；306、连杆L₃₃；307、转动副R₃₄；401、球副S₄₁；402、连杆L₄₁；403、移动副P₄₂；404、连杆L₄₂；405、球副S₄₃；501、静平台；502、导轨一；503、导轨二；504、竖直杆；601、筛网。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1所示为本发明所述基于并联机构的3T1R四自由度振动筛的一种较佳实施方式，所述基于并联机构的3T1R四自由度振动筛包括第一振动支链、第二振动支链、第二振动支链、第四振动支链、静平台501和筛网601。所述静平台501上沿X方向设有导轨一502、沿Y方向设有滑轨二503、沿Z方向设有竖直杆504，所述导轨一502、滑轨二503和竖直杆504两两垂直；所述筛网601置于静平台501的正下方；第一振动支链的一端与静平台501上导轨一502的轴向重合，另一端与筛网601相连；第二振动支链的一端与静平台501上导轨二503的轴向重合，另一端与筛网601相连；第三振动支链的一端与垂直于静平台501的竖直杆504相连，另一端与筛网601相连；第四振动支链的一端与静平台501上导轨一502的轴向重合，另一端与筛网601相连；所述第一振动支链、第二振动支链、第三振动支链和第四振动支链分别设有独立的动力源；优选的，所述动力源为电机。所述第一振动支链、第二振动支链、第三振动支链、第四振动支链在动力源的驱动下能够使筛网601沿X方向、沿Y方向、沿Z方向和绕X方向四自由度做振动筛分运动。本发明将并联机构应用到振动筛中不仅能实现多维振动筛分，总体尺寸小，筛分效率高，筛分性能稳定，整体刚度高等优点，而且对建立新的振动筛分理论，开发实用化的振动筛分设备具有重要的现实意义和应用价值。

如图2所示，根据本实施例，优选的，所述第一振动支链包括圆柱副C₁₁101、连杆L₁₁102、转动副R₁₂103、连杆L₁₂104和转动副R₁₃105；所述圆柱副C₁₁101安装在静平台501上导轨一502上，圆柱副C₁₁101的轴线与静平台501上导轨一502的轴向重合，圆柱副C₁₁101通过连杆L₁₁102与转动副R₁₂103相连接，转动副R₁₂103通过连杆L₁₂104和转动副R₁₃105连接，转动副R₁₃105与筛网601连接，圆柱副C₁₁101、转动副R₁₂103和转动副R₁₃105轴线互相平行，所述第一振动支链能够使筛网601沿X方向运动。打开第一振动支链的动力源，圆柱副C₁₁101可沿X方向做直线振动运动，通过连杆L₁₁102、转动副R₁₂103、连杆L₁₂104和转动副R₁₃105带动筛网601整体沿X方向做直线振动运动。

如图3所示，根据本实施例，优选的，所述第二支链包括圆柱副C₂₁201、连杆L₂₁202、转动副R₂₂203、连杆L₂₂204、转动副R₂₃205、连杆L₂₃206和转动副R₂₄207；所述圆柱副C₂₁201安装在静平台501上导轨二503上，圆柱副C₂₁201的轴线与静平台501上导轨二503的轴向重合，圆柱副C₂₁201通过连杆L₂₁202与转动副R₂₂203相连接，转动副R₂₂203通过连杆L₂₂204和转动副R₂₃205相连，转动副R₂₃205通过连杆L₂₃206和转动副R₂₄207相连接，转动副R₂₄207与筛网601连接，所述圆柱副C₂₁201、转动副R₂₂203和转动副R₂₃205轴线互相平行，圆柱副C₂₁201、转动副R₂₂203和转动副R₂₃205与转动副R₂₄207轴线垂直，第二振动支链能够使筛网601沿Y方向运动。打开第二振动支链的动力源，圆柱副C₂₁201可沿Y方向做直线振动运动，通过连杆L₂₁202、转动副R₂₂203、连杆L₂₂204、转动副R₂₃205、连杆L₂₃206和转动副R₂₄207带动筛网601整体沿Y方向做直线振动运动。

如图4所示，根据本实施例，优选的，所述第三支链包括圆柱副C₃₁301、连杆L₃₁302、转动副R₃₂303、连杆L₃₂304、转动副R₃₃305、连杆L₃₃306和转动副R₃₄307；

所述圆柱副C₃₁301一端与垂直于静平台501的竖直杆504相连，圆柱副C₃₁301另一端通过连杆L₃₁302与转动副R₃₂303相连接，转动副R₃₂303通过连杆L₃₂304与转动副R₃₃ 305连接，转动副R₃₃305通过连杆L₃₃306与转动副R₃₄307相连接，转动副R₃₄307与筛网601连接，所述转动副R₃₁301、转动副R₃₂303和转动副R₃₃ 305的轴线互相平行，圆柱副C₃₁301、转动副R₃₂303和转动副R₃₃ 305与转动副R₃₄307的轴线垂直，第三振动支链可使筛网601实现沿Z方向移动。打开第三振动支链上的动力源，圆柱副C₃₁301可沿Z方向做直线振动运动，通过连杆L₃₁302、转动副R₃₂303、连杆L₃₂304、转动副R₃₃305、连杆L₃₃306、转动副R₃₄307，带动筛网601整体沿Z方向做直线振动运动。

如图5所示，根据本实施例，优选的，所述第四支链包括球副S₄₁401、连杆L₄₁402、移动副P₄₂403、连杆L₄₂404和球副S₄₃405。

所述球副S₄₁401安装在静平台501上，所述球副S₄₁401的轴线与静平台501上导轨一502的轴向重合，球副S₄₁401通过连杆L₄₁ 402与移动副P₄₂403相连接，移动副P₄₂403通过连杆L₄₂404与球副S₄₃405连接，所述球副S₄₃405与筛网601连接，第四振动支链能够使筛网601绕X方向转动。打开第四振动支链上的动力源，球副S₄₁401绕其轴线做一定幅度的摆动振动，通过连杆L₄₁402、移动副P₄₂403、连杆L₄₂404和球副S₄₃405带动筛网绕X方向做一定幅度的摆动振动。

所述第一振动支链上的圆柱副C₁₁101、第二振动支链上的圆柱副C₂₁201、第三振动支链上的圆柱副C₃₁301和第四支链上的球副S₄₁401为各支链上的主动副。

本发明的工程过程如下：打开所述第一振动支链的动力源，电机带动圆柱副C₁₁101沿X方向做往复的直线振动筛分运动，通过连杆L₁₁102、转动副R₁₁103、连杆L₁₂104和万向节U₁₁105带动筛网601沿X方向做直线振动运动；打开第二振动支链的动力源，电机带动圆柱副C₂₁201沿Y方向做往复的直线振动筛分运动，通过连杆L₂₁202、转动副R₂₁203、连杆L₂₂204和万向节U₂₁205带动筛网601沿Y方向做直线振动运动；打开第三振动支链上的动力源，电机带动转动副R₃₃305绕其轴线做一定幅度的摆动振动，通过连杆L₃₁302、转动副R₃₂303、连杆L₃₂304和转动副R₃₃305带动筛网601绕Z方向做一定幅度的摆动振动。三个支链共同作用于筛网601上，使之能实现沿X方向、沿Y方向、沿Z方向和绕X方向四自由度的振动筛分运动。

单独启动第一振动支链的动力源，筛网601可沿X方向进行筛分运动；单独启动第二振动支链的动力源，筛网601可沿Y方向进行筛分运动；单独启动第三振动支链上的动力源，筛网601可沿Z方向进行筛分运动；单独启动第四支链上的动力源，筛网601绕X方向进行往复的筛分运动。同时启动第一振动支链的动力源，第二振动支链的动力源，第三振动支链上的动力源和第四支链上的动力源，筛网601可同时沿X方向、沿Y方向、Z方向和绕X方向进行筛分运动。实际使用时，可根据需要在四个动力源中任意选择其中一个、两个、三个或四个进行组合启动，使筛网601获得对应的振动输出。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。