隨著國民經濟的高速發展,道路交通建設作為經濟發展的基礎得到了廣泛的重視。銑刨機是路面修理與維護的重要設備,其需求量也在近年來得到大量提升。然而國內自主產權的銑刨機相對國外同類設備仍有很大差距,使用壽命不長、作業不穩定等缺陷讓其喪失很大競爭力,所以當下銑刨機技術的研究已刻不容緩。有限元仿真技術在當下工程機械領域的研究中起到很大的輔助作用,而銑刨機相關技術研究的重點和難點是分析瀝青混凝土復雜的力學屬性以及構建刀具切削過程的有限元模型。本文運用有限元軟件ABAQUS針對瀝青混凝土的物理屬性建立符合要求的本構模型,搭建刀具與瀝青混凝土相互作用的有限元模型并獲取銑削過程的銑削阻力;推導銑刀所受摩擦阻力以及單位銑削量所耗能量的計算公式,定量分析主要切削參數的改變對銑削性能的影響;推導振動銑削發生條件,同時分析振幅和振頻對銑削作業的影響規律。主要研究內容如下:(1)對刀具進行運動學分析和受力分析,推導刀具刀尖的切削軌跡方程以及刀具所受摩擦阻力Fu與單位銑削量所消耗能量γ的計算公式;得到摩擦阻力Fu和單位銑削量所耗能量γ主要與銑刨機銑削進給速度v0、刀具旋轉切削速度n以及切削厚度H等因素相關。(2)對比現有瀝青混凝土的本構模型及其特征,選用Johnson-Cook模型定義瀝青路面的宏觀力學性能;利用有限元軟件ABAQUS對刀具銑削過程進行動力學仿真分析,得到刀具在各參數變化下所受X向和Y向的銑削阻力,并導入MATLAB中計算獲取刀具摩擦阻力Fu和單位銑削量所耗能量γ,探討二者大小隨各因素變化的規律。(3)在常規銑削作業上施加橢圓振動和X向振動方式,對比二者對銑刨過程的影響,選用X向振動作為振動切削的振動方式;推導振動銑削生成條件,建立振動切削過程的數值模型進行仿真分析;單因素法討論振幅和振頻分別對振動銑削作業的影響,結果表明:在一定范圍內,振幅和振頻的增加均會促使刀具摩擦阻力的減小,但是其減小幅度也越來越小。對比計算結果選取一組最優振動參數,為銑刨機振動銑削的研究提供參考。