基于adams走行机构动态性能仿真研究

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1、基于Adams走行机构动态性能仿真研究摘要：用Adams对某机械设备走行机构的动态性能进行仿真，系统分析走行机构通过弯道时的速度、转角和导向力的变化情况，为机构的优化设计提供可靠的参考.关键词：走行机构；动态性能；Adams中图分类号：TH213文献标志码：B0引言走行机构是安装在轨道上的大型机械设备的主要工作装置之一，用于驱动整机的前进或后退，从而实现机械装备作业位置的变动•其主要原理是通过电机和减速器驱动安装于轮架上的轮子，依靠驱动轮转动时与轨道之间产生的摩擦力推动整机前进，故轮子与轨道间的相互作用是决定整机动态性能的

2、关键因素•尤其是对于行走在弯道上的走行机构来说，导向轮与轨道间相互作用的水平力起着实现机构转弯的导向与驱动作用，对整机转弯时的平顺性具有至关重要的影响.本文通过应用Adams[1],对走行机构进行模拟仿真，对整机在弯曲轨道上走行过程中的动态性能进行分析与研究，最终得出的结果为机构的整体和局部设计提供参考.1走行机构动力学模型建立为提高工作效率，整个走行机构相关构件的实体模型通过专用的三维软件进行建模，然后以Parasolid格式导入到Adams中，走行机构三维模型见图1•图中只显示多组相同走行机构中的一组，并省略整个上部结

3、构与设备以及其他几组走行机构•走行机构虽然零部件较多，但实际上建立动力学模型时所用到的运动副种类相对较少，只用到旋转副（模拟销轴和轴承）和接触副（模拟各走行轮和导向轮与轨道间的相互作用）2种类型的运动副，同时，在驱动轮的旋转副上施加分段的速度驱动，开始由0加速到一定的速度，然后以此速度定速运行•需要注意的是，由于整机走行机构要通过弯道，大鞍座与四轮架以及小鞍座与四轮架之间创建的旋转副的方向应该与水平面垂直，以模拟该处的回转轴承，否则整个机构会在运行至弯道时出现卡死状态.注：1—八轮架；2—四轮架；3—车轮；4—二轮架；5轨

4、道；6—导向轮；7—小鞍座；8—大鞍座创建动力学模型时，指定摩擦副相关参数较为棘手，如接触刚度、穿透深度、阻尼以及动和静摩擦因数等，没有现成的数据供参考•起初可按默认值进行计算，然后根据结果的收敛性和合理性，依据相关工程经验不断地进行调整试算，直到与相关实际比较吻合为止•如果有条件，可以直接通过相关试验，得到具体参数的相对合理值.2走行机构动态性能仿真3.1仿真问题描述当走行机构驱动的整机设备以30m/min(500mm/s)的恒定速度进入曲率半径为210m的弯道过程中，分析机构运行速度、不同轮架转角以及水平导向轮侧向力的

5、变化.限于篇幅，本文只给出多种方案优化后的最终仿真结果和分析结论.3.2仿真结果与分析走行机构进入弯道过程中的速度变化曲线见图2.由图3(a)可知，无论二轮架处于何种位置，其起初进入弯道时都会产生负向转角•其主要原因在于，轨道的总体转弯方向是负向的，所以起初在轨道和轮子的相互作用下，自然向受力的方向发生偏转；其后，二轮架的转角基本趋于平稳，并围绕一定值上下波动.四轮架的变化趋势大体上与二轮架相同，但由图3(b)可知，最后的1个四轮架进入轨道时转角波动相对较大.其主要原因在于，此时整台设备基本已经进入弯道，其不仅受制于二轮架

6、所传递的力的影响，同时也受制于来自八轮架的整机所传递的力的影响.由于八轮架上支撑的是整机设备，所以整机运行的平稳性主要取决于八轮架的动态性能.由图3(c)不难发现，八轮架在进入弯道时转角过渡较为平稳，前面的八轮架进入弯道后产生正向约2.4°的转角，而后面的八轮架则产生约-2.4°的转角，与实际情况完全一致•如同汽车转弯一样，前、后轮的转角方向肯定相反，而且，前后八轮架的相对转角与其所在弯道上对应的圆弧角刚好相等，说明整个走行机构具有很好的转弯自适性，使其能有效地保证整机通过弯道时的平稳性.导向轮在整个走行机构中是比较关键的

7、部件之一，其与轨道间的相互作用引导整机进入和通过弯道，因而其受力的大小自然成为支撑导向轮结构强度和刚度分析的关键•导向轮所受侧向力的变化曲线见图4,通过Adams导出的数据结果，可以精确得出其受力最大值达337kN,该力可用于后续对导向轮支撑结构进行有限元分析时的施加载荷.3结束语利用Adams对走行机构进行仿真，可以合理分析该机构的动态性能，准确得出其运行过程中的速度、转角以及导向轮受力变化等•根据仿真结果，可以对已有机构诸参数进行评估，为优化机构系统设计提供参考.参考文献：[1]李增刚.Adams入门详解与实例[M].

8、北京：国防工业出版社，2008.（编辑陈锋杰）