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沥青路面铣刨机铣削过程的数值分析与研究
| 论文题名： | 沥青路面铣刨机铣削过程的数值分析与研究 |
| 关键词： | 铣刨机;沥青混凝土;振动铣削;切削轨迹;有限元仿真;沥青路面 |
| 摘要： | 随着国民经济的高速发展，道路交通建设作为经济发展的基础得到了广泛的重视。铣刨机是路面修理与维护的重要设备，其需求量也在近年来得到大量提升。然而国内自主产权的铣刨机相对国外同类设备仍有很大差距，使用寿命不长、作业不稳定等缺陷让其丧失很大竞争力，所以当下铣刨机技术的研究已刻不容缓。有限元仿真技术在当下工程机械领域的研究中起到很大的辅助作用，而铣刨机相关技术研究的重点和难点是分析沥青混凝土复杂的力学属性以及构建刀具切削过程的有限元模型。本文运用有限元软件ABAQUS针对沥青混凝土的物理属性建立符合要求的本构模型，搭建刀具与沥青混凝土相互作用的有限元模型并获取铣削过程的铣削阻力；推导铣刀所受摩擦阻力以及单位铣削量所耗能量的计算公式，定量分析主要切削参数的改变对铣削性能的影响；推导振动铣削发生条件，同时分析振幅和振频对铣削作业的影响规律。主要研究内容如下： (1)对刀具进行运动学分析和受力分析，推导刀具刀尖的切削轨迹方程以及刀具所受摩擦阻力Fu与单位铣削量所消耗能量γ的计算公式；得到摩擦阻力Fu和单位铣削量所耗能量γ主要与铣刨机铣削进给速度v0、刀具旋转切削速度n以及切削厚度H等因素相关。 (2)对比现有沥青混凝土的本构模型及其特征，选用Johnson-Cook模型定义沥青路面的宏观力学性能；利用有限元软件ABAQUS对刀具铣削过程进行动力学仿真分析，得到刀具在各参数变化下所受X向和Y向的铣削阻力，并导入MATLAB中计算获取刀具摩擦阻力Fu和单位铣削量所耗能量γ，探讨二者大小随各因素变化的规律。 (3)在常规铣削作业上施加椭圆振动和 X向振动方式，对比二者对铣刨过程的影响，选用X向振动作为振动切削的振动方式；推导振动铣削生成条件，建立振动切削过程的数值模型进行仿真分析；单因素法讨论振幅和振频分别对振动铣削作业的影响，结果表明：在一定范围内，振幅和振频的增加均会促使刀具摩擦阻力的减小，但是其减小幅度也越来越小。对比计算结果选取一组最优振动参数，为铣刨机振动铣削的研究提供参考。 |
| 作者： | 许欣 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 周里群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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