轴耦合道路模拟试验台是进行汽车耐久性测试的主要试验设备，在新车型开发及汽车关键零部件耐久性及可靠性测试中有非常广泛的应用。本文以哈尔滨工业大学在研课题轴耦合道路模拟试验系统为背景，对轴耦合道路模拟试验台的机械结构及运动学进行理论分析，为轴耦合道路模拟试验台下一步研制打下基础。首先，在参考国外同类设备基础上，完成轴耦合道路模拟试验台机械结构方案初步设计，利用三维建模软件建立试验台三维实体模型。分析试验台机械构件间铰接方式及组成。轴耦合道路模拟试验台结构复杂，分析试验台台的结构特点，详细分析工作原理及各自由度的实现方式。然后对研究的轴耦合道路模拟试验台进行运动学分析，建立描述试验台个构件运动状态的坐标系，推导出坐标变换矩阵。试验台结构复杂，在自由度相互独立基础上，研究轴耦合道路模拟试验台运动学正反解。试验台的加载杆系是含有双臂曲柄的串联机构，其反解的方程是含有三角函数的非线性方程，本文利用Newton-Raphson迭代法来求得加载杆系串联机构的数值解，进而求得试验台的反解。最后将轴耦合道路模拟试验台的三维实体模型导入ADAMS，建立虚拟样机模型。利用模型对前述章节的理论分析进行仿真验证。仿真表明，轴耦合道路模拟试验台结构使不同自由度间的运动耦合较小。