路面銑刨機是一種專用的、高效的路面維修養護設備,主要用于公路、機場、貨場及停車場等瀝青混凝土面的維修及翻新。隨著我國高速公路的建設和發展,路面養護作業成為公路相關行業關注和研究的重要課題,這為銑刨機在國內的發展提供了廣闊的發展前景。目前,國內銑刨機性能己完全滿足養護作業需求,但與國外產品相比仍存在很大差距,一方面表現為發動機、液壓元器件等配件的自主生產較少,另一方面表現為對刀具的開發研究較少,基本上都是借用引進國外刀具,整體上的趨勢是刀具的理論知識經驗的欠缺,對刀具采用高端的仿真軟件進行優化的技術與平臺、實驗的欠缺。 本論文以2米銑刨機為研究對象,采用現代設計方法,運用有限元分析中的LS-DYNA與ANSYS結合軟件對刀頭侵徹路面進行模擬仿真分析,并對刀具參數進行了優化設計。主要研究內容有： 1)分析路面銑刨機的研究現狀、發展趨勢,介紹路面銑刨機類型、結構、工作特點、銑刨刀具組成等； 2)對銑刨刀具設計與刀具布置進行分析。論述了影響刀具設計的主要參數,對刀具排列方式及安裝方式進行了詳細說明； 3)在現有的理論基礎上,進一步對銑刨刀具進行了運動分析和受力分析； 4)應用非線性有限元對刀具受力分析,利用LS-DYNA與ANSYS結合軟件對單個刀具侵徹路面進行模擬仿真,并得出刀具-路面材料在銑削過程中的應力和變形分布圖,結果可作為刀具選擇和發動機選擇的參考依據； 5)根據銑刨運動過程分析,建立了刀具運動方程、刀具銑削防干涉關系函數等,對銑刨機功率、工作速度和銑刨深度等參數進行了分析求解,并利用MATLAB進行仿真,分別得出工作速度與銑刨深度的特征關系,同時建立刀具銑刨的優化數學模型,對刀具參數和銑削參數進行優化分析設計。 現代設計方法中的有限元方法及優化設計在銑刨刀具的研究方面有較成熟的引用,但是并不盡完善,本文首次采用非線性有限元方法,對銑刨刀具銑削進行研究,為今后銑刨刀具開發研制提供了指導意義。