基于ADAMS的滚柱轧路机虚拟样机设计与动态仿真

华中农业大学工学院 李旭荣 黄 丹

现代社会建设离不开道路建设。“要想富，先开路”的口号一直被人们倡导，可见路是中国人民通向富裕、中国社会通向繁荣、中华民族通向复兴的桥梁。修路就离不开轧路机。这里设计的轧路机是滚柱式，后四轮驱动整机运行，前轮导向作用，行驶时速度缓慢，轧力大，其中前面的滚柱为主要接触部件，质量大从而实现有效压紧路面，属大型机械，可应用于土木工程建设。Admas可以对已经设计好的轧路机进行虚拟样机建模，并分析该轧路机的运动特性等，从而验证该设计是否正确。

1 轧路机工作原理图

图1 工作原理图

图2 轧路机虚拟样机模型

轧路机工作原理是驱动轮1、驱动轮2分别由电机驱动做旋转运动，通过连杆1、连杆2传动到推杆，推杆做平移运动，从而实现滚柱的平动；同时车身与推杆相对移动。车身相对大地也做平移运动。

2 轧路机虚拟样机建模

2.1 轧路机建模

该轧路机整个虚拟样机由车身、滚筒、车轮、连动部分和地板5部分组成，分别各个建模，步骤如下：

（1）启动Adams/view，在欢迎对话中选择新建模型，模型名字输入框中输入yaluji。

（2）设置环境：单击菜单【settings】-[working gird]，在工作栅格设置对话框中，将工作栅格的X和Y尺寸设置为10m，间距【spacing】为0.125m。调整视图，点击View菜单，选择CoordinatewindowF4，打开坐标窗口。

（6）连续点击布尔运算，车身合为一体。

（7）滚筒：改变环境，单击菜单【settings】-[working gird]，在工作栅格设置对话框中，将方向setorientation设置为 globalXZ。点击图标，选 newpart,分别设置length为2.5m，radius为0.8m,选择相应点进行定位。

最后建立的模型如图2所示。

2.2 添加约束和驱动

分别将建立的模型之间添加上正确的约束和驱动。车身与车轮之间用旋转副连；车身相对于大地为移动，用移动副连接；底板与轨道与大地固定，车身与修饰，用固定副连；导向车轮要求与底板接触，采用接触副。

3 动态仿真与运动分析

为了验证所建模型的正确性,我们要分析它的运动规律。

3.1 滚筒质心沿X轴运动速度见图3。滚筒质心绕Z轴旋转的角速度见图4。

图3 滚筒质心沿x方向运动速度

图4 滚筒质心绕Z轴旋转的角速度

从这两个图可以看出,说明滚筒的运动是沿地面直线运动的同时自身围着质心旋转运动，运动符合设计要求。

3.2 中间连接在车身上轮子的轮心沿X轴速度曲线见图5

由图5知在运动过程中火车的运动速度是恒定的，它的大小与所加驱动有关。同时中间轮心的运动是随着车身的运动而拖动的，所以保持恒定速度。

图5 连接在车身上轮子的轮心沿x轴速度

图6 轮子与连杆接触点沿x轴速度

3.3 轮子与连杆接触点沿x轴速度见图6

图6说明接触点的运动是周期性的，运动平稳，符合设计前的构想。

3.4 联动构件位置分析

推杆的位置由轮子的转动和连杆的传动实现，从而推动滚柱前行。图7所示为刚启动时联动杆件的位置，行驶到半个周期时连杆位置如图8所示。整个运动中没有干涉现象出现。充分说明了该设计的正确性和可行性。

图7

图8