颗粒清选是农业生产中重要的环节,作为联合收割机清选系统主要工作部件之一的振动筛是颗粒清选的主要工具,它利用运动的筛面对尺寸差异的混合物料进行清选或筛分。振动筛分为平面振动筛与多自由度振动筛,然而因多自由度振动筛结构复杂、成本较高、研究理论相对不完善,联合收割机清选系统的工作部件主要采用平面往复式振动筛。平面往复式振动筛的运动方式为平面运动,筛面的运动轨迹为平面曲线。经典平面往复式振动筛筛面运动理论建立在假设两吊杆长度相等,吊杆长度和连杆长度远大于筛面的摆幅,认为筛面各点的运动轨迹均相同,并近似于一条直线的基础之上,视筛面的运动为简谐运动。在不考虑风场以及颗粒间摩擦的条件下,振动筛筛面的运动特性直接影响着筛面颗粒的运动状态与形式进而影响筛分质量与筛分效率。为了研究振动筛筛面运动特性对筛面颗粒受力情况以及颗粒运动状态及形式的影响,本文在不考虑振动筛运动副之间的摩擦,零件的质量以及空气阻力等因素,建立平面往复式振动筛运动分析的数学模型,采用矩阵法推导出筛面运动方程。基于Matlab数值模拟与高速摄像技术相结合的方法获得并验证了筛面运动特性。基于该筛面运动特性,通过对筛面上单颗粒的受力分析,判断筛面颗粒前移、后滑等运动状态所发生的时间及筛面位置。同时运用颗粒非线性跳动理论获得颗粒在筛分过程中筛面不同区域内颗粒运动形式。研究的主要内容如下:(1)依据平面往复式振动筛结构特点,将其简化成一个由曲柄摇杆、上筛双摇杆以及下筛双摇杆三部分组成的机构,并建立其运动分析的数学模型。基于矩阵法获得平面往复式振动筛筛面各点运动方程,运用Matlab数值模拟获得筛面倾角、筛面速度、筛面加速度、筛面加速度方向角的变化规律,表明平面往复式振动筛筛面的运动为非简谐振动,筛面各点运动特性均不同。(2)筛面倾角是影响筛分效率的重要因素之一,运用Matlab数值模拟筛面倾角,获得筛分过程中筛面倾角的变化范围为3.5-6.5°。表明它以多个简谐运动叠加的特定函数周期性变化。同时也表明筛面在运动过程中不仅存在X,Y两个方向上的平动,还存附加得旋转运动。该旋转运动使筛面各点的速度,加速度的大小和方向均有所差异。(3)利用高速摄像对筛面纵向三点进行追踪试验,获得所追踪点的X、Y方向速度,并与Matlab求解所获得的数值模拟筛面运动速度进行对比。结果表明试验与数值模拟获得筛面速度曲线基本吻合,验证了筛面的运动特性是非简谐运动。同时并验证了矩阵法求解振动筛筛面运动规律的可行性与正确性。(4)颗粒在振动筛面上的运动状态直接影响着振动筛的筛分效果。基于非简谐振动筛面的运动特性,以加速度方向角所在的不同象限,建立单颗颗粒在筛面上的受力方程。运用Matlab求解并数值模拟筛面颗粒受力情况,分析单颗粒在筛面各点前滑、后移、抛起等运动状态。(5)依据清选装置的工作情况,基于颗粒非线性跳动理论,建立单颗粒与非简谐振动筛面碰撞的运动模型。颗粒在筛面上跳动的周期稳定性与不动点的稳定性等价,基于数形结合的方法判断了存在不动点,并运用Matlab求解出筛面各点处的映射雅可比矩阵的特征值,分析了二维映射不动点的稳定性,获得颗粒在非简谐振动筛筛分过程中筛面颗粒以周期运动、倍周期分岔运动、Hopf分岔运动等形式所发生的区域。本文的研究揭示了平面往复式振动筛运动特性以及筛面颗粒运动状态与形式,为振动筛的优化设计提供理论基础。