基于ADAMS的滾柱軋路機虛擬樣機設(shè)計與動態(tài)仿真

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 李旭榮 黃 丹

現(xiàn)代社會建設(shè)離不開道路建設(shè)?！耙敫?，先開路”的口號一直被人們倡導(dǎo)，可見路是中國人民通向富裕、中國社會通向繁榮、中華民族通向復(fù)興的橋梁。修路就離不開軋路機。這里設(shè)計的軋路機是滾柱式，后四輪驅(qū)動整機運行，前輪導(dǎo)向作用，行駛時速度緩慢，軋力大，其中前面的滾柱為主要接觸部件，質(zhì)量大從而實現(xiàn)有效壓緊路面，屬大型機械，可應(yīng)用于土木工程建設(shè)。Admas可以對已經(jīng)設(shè)計好的軋路機進行虛擬樣機建模，并分析該軋路機的運動特性等，從而驗證該設(shè)計是否正確。

1 軋路機工作原理圖

圖1 工作原理圖

圖2 軋路機虛擬樣機模型

軋路機工作原理是驅(qū)動輪1、驅(qū)動輪2分別由電機驅(qū)動做旋轉(zhuǎn)運動，通過連桿1、連桿2傳動到推桿，推桿做平移運動，從而實現(xiàn)滾柱的平動；同時車身與推桿相對移動。車身相對大地也做平移運動。

2 軋路機虛擬樣機建模

2.1 軋路機建模

該軋路機整個虛擬樣機由車身、滾筒、車輪、連動部分和地板5部分組成，分別各個建模，步驟如下：

（1）啟動Adams/view，在歡迎對話中選擇新建模型，模型名字輸入框中輸入yaluji。

（2）設(shè)置環(huán)境：單擊菜單【settings】-[working gird]，在工作柵格設(shè)置對話框中，將工作柵格的X和Y尺寸設(shè)置為10m，間距【spacing】為0.125m。調(diào)整視圖，點擊View菜單，選擇CoordinatewindowF4，打開坐標窗口。

（6）連續(xù)點擊布爾運算，車身合為一體。

（7）滾筒：改變環(huán)境，單擊菜單【settings】-[working gird]，在工作柵格設(shè)置對話框中，將方向setorientation設(shè)置為 globalXZ。點擊圖標，選 newpart,分別設(shè)置length為2.5m，radius為0.8m,選擇相應(yīng)點進行定位。

最后建立的模型如圖2所示。

2.2 添加約束和驅(qū)動

分別將建立的模型之間添加上正確的約束和驅(qū)動。車身與車輪之間用旋轉(zhuǎn)副連；車身相對于大地為移動，用移動副連接；底板與軌道與大地固定，車身與修飾，用固定副連；導(dǎo)向車輪要求與底板接觸，采用接觸副。

3 動態(tài)仿真與運動分析

為了驗證所建模型的正確性,我們要分析它的運動規(guī)律。

3.1 滾筒質(zhì)心沿X軸運動速度見圖3。滾筒質(zhì)心繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角速度見圖4。

圖3 滾筒質(zhì)心沿x方向運動速度

圖4 滾筒質(zhì)心繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角速度

從這兩個圖可以看出,說明滾筒的運動是沿地面直線運動的同時自身圍著質(zhì)心旋轉(zhuǎn)運動，運動符合設(shè)計要求。

3.2 中間連接在車身上輪子的輪心沿X軸速度曲線見圖5

由圖5知在運動過程中火車的運動速度是恒定的，它的大小與所加驅(qū)動有關(guān)。同時中間輪心的運動是隨著車身的運動而拖動的，所以保持恒定速度。

圖5 連接在車身上輪子的輪心沿x軸速度

圖6 輪子與連桿接觸點沿x軸速度

3.3 輪子與連桿接觸點沿x軸速度見圖6

圖6說明接觸點的運動是周期性的，運動平穩(wěn)，符合設(shè)計前的構(gòu)想。

3.4 聯(lián)動構(gòu)件位置分析

推桿的位置由輪子的轉(zhuǎn)動和連桿的傳動實現(xiàn)，從而推動滾柱前行。圖7所示為剛啟動時聯(lián)動桿件的位置，行駛到半個周期時連桿位置如圖8所示。整個運動中沒有干涉現(xiàn)象出現(xiàn)。充分說明了該設(shè)計的正確性和可行性。

圖7

圖8