振动筛是颗粒物料分级的重要设备,在农机、选煤、选矿、冶金、石油、化工、建筑、粮食和饲料等行业广泛应用。目前广泛使用的是单自由度直线往复振动筛,这类振动筛由于振动自由度少,难以使颗粒物料在筛面上快速均布,影响了筛分效果和效率。将并联机构应用于振动筛分装置的设计中,是解决传统往复振动筛自由度少、总体尺寸大、效率低、颗粒易于堵孔和圆振动筛容易引起共振、使用寿命短、筛分性能不稳定等缺陷的新思路,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。在国家自然科学基金项目“农业物料颗粒在风筛式清选装置中运动规律的研究(50875113)”和江苏省高校自然科学研究重大项目“农业物料多自由度振动筛分理论的应用基础研究(11KJA460002)”等项目的资助下,提出了采用全解耦的并联／混联机构作为振动筛的主体激振机构,研制三维并联振动筛,以期解决生产实际中振动筛的三维振动难题。本文主要研究工作包括：1、以小麦和大米为研究对象,测试和分析其机械特性。实验测量了小麦和大米的含水率、三轴尺寸、弹性模量、滑动摩擦系数、休止角、密度等参数；搭建了农业物料恢复系数测定装置,并实际测定了小麦样本的恢复系数,通过正交试验分析了材料种类、材料厚度和含水率等因素对小麦恢复系数的影响程度。所得实验数据为后面的数值模拟和台架试验提供了依据。2、基于离散元分析法,运用EDEM软件对三自由度振动筛筛面上椭球形颗粒物料的分散过程进行了数值模拟研究。建立了两类分散度评价指标,考察了振动筛的自由度、振幅、频率和颗粒长径比等参数对分散度的影响规律。3、对三自由度振动筛筛面上椭球形颗粒物料在X、Y、Z三个方向的振动激励下的分层过程进行模拟试验研究。分析了三自由度振动筛筛面上物料颗粒受力及分层的极限条件,建立了分层速度衡量指标,讨论了振动自由度、振幅、频率及粒度比等参数对颗粒分层速度的影响规律；从颗粒间的法向作用力、切向作用力、平均动能和平均转动动能变化的角度分析了椭球形颗粒的分层机理。4、基于改进离散元法,对以小麦和秸秆组成的混合物在三自由度振动筛筛面上的筛分过程进行数值模拟研究。分析了三自由度振动筛上颗粒群的运动状态,建立了透筛率和筛下物含杂率两类筛分效率衡量指标,重点考察了筛面入料端混合物的物理特性(长径比、掺杂率)和振动参数(振动自由度、振动频率和振幅)的变化对三自由度振动筛筛分性能的影响规律。5、在上述农业物料颗粒在三自由度振动筛筛面上的运动规律分析基础上,基于并联机构拓扑结构学理论,对适合三维并联振动筛的三平移并联机构进行型综合,确定最优机型。提出了一种基于完全解耦的并联机构3PRRR的多维振动筛分试验台和三维并联振动筛的设计方案,以优化后的混联机构2PRRR-P(2R)作为振动筛的主体激振机构,能实现筛箱沿X、Y、Z三个方向的振动。6、基于并联机构拓扑结构理论,研制了具有最多四个自由度的多维振动筛分试验台和三维并联振动筛的样机,并在试验台上进行了试验研究。根据数值模拟结果对理想的三维并联振动筛进行结构设计、运动学和动力学分析；完成了优选的实用化三维并联振动筛的样机制造和性能测试。试验的结果与数值模拟结果相一致。论文最后得出结论：三维并联振动筛具备了高效分选农业物料的能力,研究结果为深入理解多自由度振动筛筛面上颗粒物料的分散、分层机理、完善多自由度振动筛分理论提供了理论依据,也为提高农业物料的筛分和清选效率、减小筛分和清选设备的体积提供了一种新的思路。所研制的三维并联振动筛是一种很有发展前景的新型振动筛分设备,所涉及的创新性设备已经申请了多项发明和实用新型专利。