路面铣刨机铣刨机构三维建模及参数优化设计+机械设计制造及其自动化.docx

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1、毕业设计（论文）说明书课 题 名 称： 铣刨机构三维建模及参数优化设计 所 在 学 院： 机械与装备工程学院 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 王哲 学 生 学 号： 150200823 指 导 教 师： 赵月罗教授 2019 年 月 日毕业设计（论文）诚信声明书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是在指导老师的指导下独立完成的。本人遵守学校有关规定，恪守学术规范。在论文写作过程中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。本意识到本声明的法律结果由本人承担。 声明人： （签字） 时间： 年 月 日成 绩河北工程大学毕业设计（论文）评语学生姓名 王哲

2、专业班级 机制1508 设计（论文）题目： 铣刨机构三维建模及参数优化设计 1、指导教师评语： 指导教师（签字） 年 月 日2、评阅人评语： 评阅人（签字） 年 月 日3、答辩组评语： 答辩组组长（签字） 年 月 日毕业设计（论文）任务书姓 名：王哲专 业：机械设计制造及其自动化设计（论文）题目：XBJ2000沥青路面铣刨机设计设计方案及参数：铣刨机构三维建模及参数优化设计铣刨宽度：2000；铣刨深度：0-320；转子转速90r/min工作速度：0-30m/min；行驶速度：5.4Km/h设计内容1、沥青路面铣刨机铣刨机理研究（1）铣刨机理研究（2）力学模型的建立及力学分析2、铣刨转子设计、零

3、部件的三维建模（1）铣刨鼓及刀具的结构型式的选择设计（2）铣刨鼓的总体尺寸的确定（3）铣刨刀具在转子上的布置（4）进行铣刨鼓和刀具实体建模。3、铣刨转子的优化设计（1）选择优化设计参数和优化方法（2）优化程序设计（3）优化结果分析 指 导 教 师 系、部 主任 教 学 院 长 摘要随着全球经济的提高，机械行业产品的更新速度也不断提高，全球的机械行业竞争也越来越激烈。我国经济也在突飞猛进，我国大规模的机械工程也日益强大起来。随着人口的增加，私家车的数量的增加，公路的修建和保养也是必不可少的。我国机械工程要想在全球立于不败之地，就必须对进行路面铣刨机的创新和研发，这也引起了我国专家们和建筑工人们的

4、关注。首先，对于铣刨机来说，要对其国内外的发展情况以及发展程度进行一定的了解，然后初步设定方案，接着按照设定的参数要求进行设计，对XBJ2000路面铣刨机进行三维建模和力学分析，应用有限元软件ANSYS进行静刚度分析、模态分析和结构优化。其中静刚度分析主要是研究XBJ2000沥青路面铣刨机在固定载荷的作用下的变形及应力状况，这对掌握XBJ2000沥青路面铣刨机的机械特性大有帮助。用优化软件对其进行优化设计，选择最佳方案。 关键词：铣刨机 三维建模 仿真 优化设计Abstract:With the improvement of the global economy, the renewal sp

5、eed of the mechanical industry products is also increasing, and the global competition in the mechanical industry is becoming more and more fierce.Chinese economy is also developing rapidly, and Chinese large-scale mechanical engineering is becoming increasingly powerful. With the increase of popula

6、tion and the increase of the number of private cars, the construction and maintenance of highways are also indispensable. In order to remain invincible in the world,Chinese mechanical engineering must innovate and develop pavement milling machines, which has also attracted the attention of our exper

7、ts and construction workers.Firstly, for milling machine, it is necessary to have a certain understanding of its development at home and abroad and the degree of development, then preliminarily set the program, and then design according to the set parameters.the three-dimensional modeling and mechan

8、ical analysis of pavement milling machine are carried out, and the static stiffness analysis, modal analysis and structural optimization are carried out by using finite element software ANSYS. The static stiffness analysis is mainly to study the deformation and stress of asphalt pavement milling mac

9、hine under fixed load, which is helpful to grasp the mechanical characteristics of asphalt pavement milling machine. The optimization software is used to optimize the design and select the best scheme.Key Words:Milling machine,3D modeling,Simulation,Optimal Design 第1章 绪论1.1路面铣刨机及其发展状况沥青路面铣刨机有很多用途，它可

10、以对路面进行一个清理，如清理路面上的雪以及冰、路面上的坑洼处的处理维修等，并且在这样的维修处理之后可以进行保养，保证路面的正常使用，这样的机械大部分是适用于城市交通。铣刨机的铣刨工艺可以分为两种，热铣和冷铣。热铣主要是通过安装加热装置，对路面进行加热，然后在进行路面的铣刨作业：冷热是在常温的状态下，直接对路面进行铣刨作业。这依赖于刀具的机械性能。现在国内的沥青铣刨机大部分是冷铣，冷铣具有经济的有效利用，同时对身边的环境不会造成较大的污染，保护环境。近今年来国外也频繁地使用冷铣的作业方式，冷铣的刀具机械性能也不断改善与提高。图1-1路面铣刨机结构简图1.1.1 路面铣刨机的分类及用途路面铣刨机的

11、分类有很多种，例如铣刨形式的差别和不同，就可以往下分为热铣和冷铣这两种，冷铣式是常温状态下的铣刨形式，这就使得铣刨机的功率相对较大一些，刀具的机械性能要求更高。其中冷铣式已经非常普遍了。根据传动方式之间的差别，也是可以进行分类，例如机械式，它的优点有很多，工作的时候相对比较稳定、传动效果比较好，即使出现故障，进行维修也会比较快，加工工艺也会比较简单，不会比较困难，但是其缺点是该机械总体结构复杂、操作不方便、工作效率低、行走动力较小，该形式的铣刨机可以再切削深度较浅的小型路面进行养护工作；液压式的优点就是结构紧凑、操作起来也比较灵活方便、牵引力也比较大，其缺点是制造工艺成本比较高、维修保养比较难

12、，该类机械可以在切削深度比较深的中、大型路面进行养护工作。路面铣刨机主要是对路面进行破坏，然后清理废料。但是进行破坏后的路面要有一定的粗糙度，并且截面要比较整齐，规矩，这使后期的工作比较容易些，铺上混合材料也会比较容易和原路面融合一起，也不会容易改变原路面的性能。1.2铣刨转子概述1.2.1 铣刨转子结构及工作原理在铣刨机在路面上进行工作的时候，主要是铣刨转子在破坏路面，所以铣刨转子是铣刨机中很重要的装置。铣刨机工作的时候，铣刨转子的运行的状态有可能影响到铣刨机整体的工作效率和工作状态，也有可能达不到工人的工作要求。转子既然是很重要的装置，那么就要对转子上的零件进行一定的了解，铣刨转子上有很多

13、装置，主要包含刀具、刀库、刀条、滚筒和抛料板等装置。铣刨转子工作时，转子的运动可以分为前进的运动和圆周运动，是通过这两种运动的合成运动来进行工作的，一般情况下是采用逆铣的方式进行工作。在铣刨转子工作的时候，螺旋式的刀具将剥离下的废料推向至转子的中央，接着通过抛料板将废料传送到由拖斗支撑的一级传送带上，然后经过二级传送带将废料运送到运输车上。后刮板将路面上剩余的废料整理干净，侧板则防止废料溅到外面去，铣刨机将铣刨深度信号传递到电脑上，进而通过电脑控制铣刨机的细胞深度。图1-2铣刨转子图1-3铣刨转子的工作原理1.2.2 国内外铣刨转子的发展状况在铣刨机的研究方面，国外公司的经验会比较足，转子以及

14、转子上的刀具方面也起步也早，从国外的研究的开始到现在为止，国外公司无论是在技术方面还是理论方面，都已经比较成熟，所以在出现故障时，也能及时地给出解决方案。铣刨机的行进速度与铣刨深度的合理配合的研究上，都有一定的理论基础和对应的解决办法，同时在这几十年间也积累了不少的实践经验。不同的路面材料和路面的等级，不同的的工作环境及工作要求，相对应的都有不同的转子和刀具。现在国内对于铣刨转子的研究和实践也逐渐灵活与深入。但是国内大部分的厂家还是直接使用其他国家公司的铣刨零件。国内也有部分公司开始了铣刨转子的设计、制造和生产，但是技术等方面还都处于起步阶段，还需要向国外的学习技术。因此，在铣刨机的工作效率以

15、及达不到工作要求时，就需要对铣刨转子以及刀具进行详细的研究，这样才能改善上述的不足，所以对于转子刀具的研究是必不可少的。在转子的方面，需要研究工作的时候受力问题以及运动参数间的配合，在刀具方面，要研究安装角度、安装位置、以及各种刀具数量等，还有刀具材料受力，耐磨性，这些对于改善铣刨机逗游重要意义。第2章沥青路面铣刨机铣刨机理研究2.1铣刨机理的概述沥青路面是有由沥青混合材料摊铺在路面上，然后进行多次的滚压成型的。沥青混合材料是由道路所用沥青与其他矿料按照一定比例搅拌而成的。作为路面的材料需要具有一定的强度。在比较低的温度的时候，它表现为脆性；在高温的时候，它就表现为粘塑性。铣刨机进行工作的时候

16、，路面的沥青混合材料被破坏时的受力会比较复杂。对其铣刨机理的研究与讨论，有助于改善路面铣刨机的工作性能。2.2 铣削流变模型由流变学的模型理论可以知道，沥青混合材料力学特性模型是可以由弹簧、缓冲器和滑块进行串联起来表示，其中这三种元件的随机组合，可以表现出粘弹塑性的特性。如图2.1所示，该图所表示的是由一个圣维南模型和一个麦克斯韦尔模型串联的一个流变模型。图2-1路面沥青混合材料的铣削流变模型该图中的E为弹性模量，为应力，为粘滞度系数。该流变模型的动力学特性可由式（2.1）表示 （2.1）式中：C为粘结力2.3 沥青路面铣刨机理在常温的情况下，铣刨机进行工作的时候，路面会被破坏，温度不高时，韧

17、性会比较差，破坏时为剪切破坏。由库伦定律可以知道，当在外力作用下的时候，路面的混合材料不发生剪切滑动时，应该遵循以下的条件： （2.2）式中；为外力作用在某一表面上所产生的剪应力；C为混合材料中的粘结力；表示为正应力；表示为路面的混合材料的内摩擦角。从上式中可以看出，当铣刨机工作的剪切应力远远大于混个材料的粘结力时，路面材料才会被工作时的铣刨机进行破坏。路面铣刨机的转子上的刀头形状像子弹一样，正因为这样的形状，当它切入路面时，路面材料会因受力大于路面材料的弹性极限时，会产生弹性变形，当路面受力超过弹性极限时，路面材料就会被剥离。当刀具触碰并切入路面时，刀尖附近的路面材料就会表现为受拉的形态，同

18、时也会有刃前裂口。随着切削深度的增大时，裂口也会逐渐变大，产生裂纹，最后扩展到整个切削层。当切削路面时切削速度会比较快，路面的应力也会有一个速度，但是这速度比较慢，所以这就会造成刀具会使路面被破坏掉。2.4 力学模型的建立与力学分析2.4.1 铣削过程的力学分析运动的刀具对路面产生的作用力，同时路面也会对刀具产生反作用力，也就是铣削阻力。因为切削混合材料会产生不规则的颗粒状，所以在转子工作时，刀头受到的阻力是空间力，完全分开所有力是不可能的，但是可以投射在各个坐标轴上，这样就可以在各个坐标轴上进行加减，也方便计算以及分析。在要研究的对象上建立空间坐标系，以铣刨机前进的方向为x轴，与x轴垂直的转

19、子的轴线作为y轴，铅垂的方向作为z轴。刀尖所受的空间阻力在坐标轴上的分力分别为、，如图2.2所示。图2.2坐标分力与合力空间阻力的作用点的半径可以近似为R，所以铣削的阻力的合力是 （2.3）式中：i,j,k是单位矢量 （2.4）如图2.2所示，阻力的合力会对铣刨转子的轴线产生一个转矩，也就是总阻力在y轴的分力，对转子轴起的是一个阻转矩的作用，该转矩可以用一个与其作用点半径相垂直的切向力来代替，这个力称为圆周阻力。 （2.5）所以 （2.6）在平面yoz里，因为刀具的偏置，所以刀具就会产生一个轴向力，又因为刀尖圆周的受力不是均匀的，就会产生一个围绕刀具轴线的阻力矩。该阻力矩使工作中的转子上的刀具

20、围绕刀具轴线旋转，这使在工作时刀具的四周磨损均匀，不会因为单面受损而使刀具的使用寿命减少，保证刀具的使用时间。2.4.2 圆周阻力的理论计算根据铣削过程的受力分析可以知道，刀头的圆周力主要是因挤压产生的挤压力，可以认为刀头的泊松比为0.3，路面的泊松比也为0.3。根据赫兹公式可以推导出来刀具圆周力与挤压应力之间的关系式： （2.7）式中：综合弹性模量，； 刀具材料的弹性模量； 沥青路面材料的弹性模量； 综合接触半径，；，两个相互挤压体之间的接触处的曲率半径,为刀尖圆角半径r，为无穷大。切削厚度a可以确定如下： （2.8）根据刀具的运动学的特性，如图2.3所示：图2.3刀头所能切削的厚度铣刨转子

21、旋转一圈时刀头前进的距离s为： （2.9）式中：u铣刨机的前进的速度； n转子的旋转速度；转子的回转角速度；z同一个回转平面上所安装的刀具的个数；t同一个回转平面相邻两个铣刀转过一个安装角度时所用的时间。将运动学里的参数各项带入式（2.7）可以得到： （2.10）式（2.10）是对铣刨转子单刀刀头所受圆周力的数学表示，根据上面的公式，可以看出，刀尖的受力会因刀具本身的材料以及设计的刀具的结构所影响，材料的不同力学的性能也会不同，如果在这方面相同，那么可以进行优化以及计算，选择较为合理的方案，不影响工作效率以及工作质量。第3章 铣刨转子结构形式选择与刀具参数设计3.1 铣刨鼓及刀具结构形式的选择

22、设计3.1.1 整体选择现在有一些机型的工作装置是用螺栓把焊有刀库的瓦座固定在中间的筒体上，如图3.1所示，现在是使瓦座具有使用的通用性，通过改变瓦座的安装的宽度，来使铣刨实际工作宽度的范围进行变化。由于现在的工艺水平的限制，使瓦座筒体和螺孔采用一定的搭配，这也就使瓦座的数目不易被改变。当铣刨宽度要求没有达到时，即使需要改变实际铣刨宽度，也不能改变上述的瓦座的数目。因此工作装置的瓦片结构就会失去原来预期的设计特点。目前在国外的一些机型上还安装了一种可以改变宽度的设备，就是把铣刨鼓分成若干个模块，通过增减模块的数目来增减铣刨鼓的宽度。但是这种加工工艺的设计的成本会比较高，加工过程中的难度也会比较

23、大，不太符合国内现有的状况。图3.1瓦座式工作装置3.1.2 滚筒和刀条铣刨滚筒是由一定厚度的钢板卷曲焊接而制成的，它的一端是装有减速器。刀条是有一定的厚度和高度的，它是沿着螺旋线焊接在滚筒上，刀条焊接在刀库的连接板，然后再把刀库焊接到连接板上，这样就能使废料能够传送到转子中间。3.2 铣刨鼓的总体尺寸的确定设计任务书中所给的参数如下：表3.1设计任务书中参数名称单位数值铣刨宽度mm2000铣刨深度mm0320转子转速r/min90工作速度m/min030行驶速度Km/h5.4 从上述表格中可以知道铣刨鼓的直径未知，但是我饿们可以使用XBJ2000型号铣刨机常用的参数数据，把它的直径定为106

24、0mm。在后面的优化设计中根据优化的结果得出最佳的的直径。3.3 铣刨刀具在转子上的布置3.3.1 铣刨刀具布置要求刀具需要拥有对路面进行破坏和对破坏后的废料的收集的能力，结合国内外的发展情况，刀具需要满足以下要求：1） 刀具的安装一般情况下是采用多螺旋线对称进行排列的，螺旋线头数一般不会超过4；2） 要选择合理的螺旋线的升角。3） 刀具的安装排列要沿着铣削方向和宽度方向尽量均匀和规则，可以保证转子受力均匀，不发生偏转。4） 刀具安装时需要以转子两底面的中央面为对称面，对称安装。5） 刀具要依次切入路面材料，左右刀头交叉入土，可以减小转子受力不均衡的情况。3.3.2 铣刨刀具排布参数的确定根据

25、上述情况，设计过程中需要选择一个合理的螺旋升角，这就要满足以下条件：1） 保证切削下来的废料，可以快速地聚集，并且由外向内运动。2） 满足较小的切削时的阻力。螺旋升角越大，转子上的每条螺旋线推动的废料也就会越来越少，铣削阻力也就会越小。根据目前的市场的情况来看，可以把螺旋角先暂时取为。根据任务书的要求以及上述的内容，并参考现在市场的机型，确定铣刨转子刀具排列的基本参数如下：铣刨宽度B2000mm转子刀尖圆的半径R530mm螺旋线头的数目K3沿铣刨宽度方向相邻刀具之间的距离b15mm同一回转面上的刀具数目Z13.3.3 铣刨刀具的布置设计铣刨刀具是有对称的螺旋线的，这些线上装有主刀具，在转子两端

26、安装着边刀和立刀，安装边刀是为了保证路面侧边的规矩，而立刀是为了修整侧边，安装的目的是为了可以得到比较平整的路缘侧壁，这样就会有利于重新填补新的材料。上述的刀具安装也是像主刀具一样，对称安装，并且相邻的两把刀具之间是有一定距离的。为了方便说明各个刀具的排列的位置，需要将铣刨转子展成一边为铣刨转子的宽度，另外一边为转子的周长，长为3328mm，宽为2000mm的矩形。主刀具的排列在宽度的方向上要分成以15mm为间隔的133条纵向的格线；而在长度的方向上，要以为间隔的120条横向的分度线，在每一条分度线上都安装有一把刀具。在宽度的方向上对称地安装以15为三头升角的螺旋线，分别用希腊数字在图中标注。

27、现在具体地把展图做成一个说明：螺旋线：第1把刀的刀尖在0分度线与转子的对称线的交点上；第2把刀的刀尖是在18分度线与螺旋线的交点上，按照此方法，依此往下推。螺旋线：第1把刀的刀尖是在9分度线与-1格线交点上；第2把刀的刀尖是在27分度线与螺旋线的交点上，按照此方法，依此往下推。其余的四条螺旋线的排列也需要按照这个规律往下推，保证在宽度的方向上，每间隔15mm就安装一把刀；在长度的方向上，每间隔3就安装一把刀。边刀要均匀的安装，目的是为了保证工作时的受力平稳，每一把边刀要按照一定的角度逐渐地排向边缘，它们之间的距离也是如此，每间隔30就要安装一把边刀。立刀要对称地安装，其目的是为了保证工作时的转

28、子要受力平稳。安装时左右两边立刀各3组，每间隔120就安装一组，每组三把刀，要做左右交替安装。图3.2转子展开图上图中小圆为主刀具，大圆为边刀，方块儿为立刀，转子上一共要安装162把刀具，其中主刀具要占有大部分，有120把，边刀和立刀起到辅助的作用，设定边刀有24把，立刀有18把。3.3.4 刀具安装角度的确定铣刨刀具的刀头一般是子弹状的，工作的时候一般是刀头在工作，为了保证刀具的磨损均匀，要在刀具和刀库之间装有弹性垫片，刀柄和刀库孔之间也要有弹性装置，这使得刀具可以灵活的转动，可以满足上述的要求，并且增加刀具的使用寿命。刀具安装时要保证刀头和前进的运动方向要有一定合理的夹角，工作的时候就会产

29、生一个摩擦转矩，使刀具进行旋转，这也可以满足上述的要求。当铣刨机工作的时候，刀具切入路面时，会有一个路面的变化过程，当切入时，路面的表层会发生弹性变形，这个表层称为弹性恢复层，这个表层会和刀具之间产生一个摩擦，使刀具绕着其刀具的轴线发生旋转，正因为这个摩擦使刀具切入路面时，刀具本身会旋转。根据刀具和刀库的受力角度的分析，当刀具迅速切入路面时，刀头的后刀面就会与路面进行接触，切入路面，一直到弹簧垫片压紧刀库。在这个过程中，刀具的后刀面与路面产生的摩擦力会使刀具在刀库内旋转，直到刀具被压紧切入路面里。当刀具离开切削区域时，弹簧垫片的弹力会使刀具沿着最开始的运动的反方向运动，直至恢复到最开始的状态，

30、这时刀具对于弹性套筒以及刀库的运动有了一定的角度。假设刀具的侧倾角是，如图3.3所示。刀具的后刀面的点Q是与路面产生摩擦力的摩擦点，也就是有一个与刀具轴心成角的摩擦力f，、为f的两个分力,、分别是在点E和点N受到刀座给的支反力，是刀座通过弹簧套筒给刀具的支撑力。图3.3 刀具的受力分析从图中的受力的情况可以得到以下等式： （3.1） （3.2） （3.3） （3.4）在Q、N、E点产生的转矩分别是： (3.5) (3.6) (3.7) (3.8)式中：钢与钢之间的滚动摩擦系数，取到0.05； 钢与钢之间的干摩擦系数，取到0.15；为了使刀具在套筒里可以转动，需要满足以下等式： （3.9）现在市

31、场上大部分家用刀具尺寸参数如下表所示：表3.1 刀具尺寸的参数L89.1mmL117.2mmL245.2mmD119.1mmD215.8mm代入上述公式可以得到各个转矩：（Nmm）（Nmm）（Nmm）（Nmm）（Nmm）为了使刀具在套筒中转动，刀具的后刀面的摩擦转矩必须大于刀具在E点和N点受到的刀座的支反力矩：可以计算得到通过以上的计算的过程，可以认为全部都在围绕E点产生，然而实际上中大部分的力是为了刀具向刀座方向运动提供加速度，所以值应该尽量取得小一些。但是，以上的计算都是按照摩擦力全部集中在Q点的理想状态，按照实际的情况，当刀具刚接触地面的时候接触点应该等靠近刀尖，这种情况下摩擦力矩也会减

32、小。在工作的过程中，为了提高工作效率，值应该尽量取小。所以，综合上述情况，应该取8。铣刨机工作的时候，刀具运动到最低点才开始铣削路面。为了使刀具有较小的切削力和更高的工作寿命，就需要给刀具一个合理的切削前角和切削后角。切削的阻力和切削前角可以认为近似地成正比，所以一般为了减小切削阻力都会减小切削前角，但是也不能太小，如果是后者的情况，就会使后刀面和路面产生了摩擦，摩擦阻力就会增大。在刀具的后刀面刚好和路面产生摩擦时，阻力也就会有极小值。在一些土壤的搅拌机械中需要有较大的抛土能力，也就要有较大的刀具前角。目前市场上的铣刨机的刀具和搅拌机的前角都相同，4550，一般都是将刀具圆锥轴线和切割轨迹线之

33、间的夹角作为切削前角，但是由于弹头式刀具的特殊性，真正的刀具前角就需要6070。铣刨机的刀具不需要有抛掷效果，抛掷废料可以由抛料板来实现的，增大刀具的前角只能增大切削阻力，同时也会加快刀具的磨损并且会降低刀具的工作寿命。根据上述的情况，在保证刀具的后刀面与路面没有摩擦的情况下刀具的安装角应该达到最小值。铣刨机的刀具的运动的路线是一条摆线，刀具的后角在工作的时候会发生变化。假如刀具是按照上述的圆周运动来设计，那么在整个工作的过程中刀具的后角的变化的范围就可以通过计算得到，这范围是： （3.10）式中：铣刨机的刀具圆周运动的线速度； V铣刨机行走时的速度；刀具的角位移；根据目前的铣刨机的一般情况，

34、我们可以知道一般是在68m/s这个范围内，同时通过计算我们可以知道刀具的后角是在23之内变化，我们可以把后角定为5，实际情况的刀具前角为50，那么刀具的锥角是45，安装角是27.5。各个刀具角度如下图所示：图3.4刀具的各个角度3.3.5 边刀与立刀的倾角边刀的受力情况比较复杂，并且和主刀的受力情况不太相同。边刀在切削的过程中需要从上面运动到下面，并且向前运动，在这个过程中还需要具有一个水平的侧向的切削，这也就使边刀的安装以及受力都比较复杂。边刀在安装时不仅需要满足主刀的安装的要求，还需要考虑到水平侧向的切削的情况，安装也需要满足这个要求，这使边刀在安装时向外侧要有一个倾角。在圆周的方向安装边

35、刀时要按照均匀的角度偏差来安装，这样就可以保证边刀可以连续工作，在工作时可以增加稳定性，同时也避免了因外向倾角过大而使刀具受力过大，使刀具损坏。根据上述的主刀的角度，可以把边刀的侧向倾角定在27.5，在圆周方向上每30安装一把边刀，按照这个规则可以安装24把边刀。如下图所示。图3.5边刀切削时边刀倾角在工作时立刀会对路面边缘进行修整，每安装3把刀作为一组，受力时也会比较小，垂直路面边缘呈120均匀安装，左右交错排列。3.4 铣刨转子抛料板的设计抛料板的安装是为了保证废料不飞出铣刨机，铣削下来的废料运送到传送带上，传送带运转，废料碰到抛料板，然后沿着抛物线进入出料口，这之间会有一段距离，为了保证

36、废料在抛料板的撞击后可以进入出料口，需要满足以下的条件：1） 需要选择一个合理的安装角，可以使废料成功进入出料口；2） 安装抛料板时应该尽量安装在转子的中轴线的附近，出料口也需要安装在转子的中央；3） 抛料板的安装的半径需要小于刀具的刀尖圆的半径；4） 抛料板的宽度和边缘需要小于出料口的宽度，这样可以方便进料；5） 抛料板的材料需要具有一定的耐磨性；6） 抛料板在设计时要考虑到方便更换安装。图3.6抛料板的设计图在上图中： 抛料板的安装角V抛料板的速度V1垂直方向的分速度V2水平方向的分速度R刀尖的回转半径R1抛料板的最大回转半径Y1最低出料高度Y2最高出料高度X水平方向的抛料距离根据上图可以

37、知道，废料在垂直的方向上，高度要在Y1与Y2之间，那也就有了以下的关系式：上述式中： V废料与抛料板撞击后的速度t时间g重力加速度从上述的条件可以知道： （3.10）从上述的体检我们可以得到以下的数据： 刀具的刀尖回转半径R为0.53m,抛料板的最大回转半径R1为0.47m，最低的出料的高度Y1为0.25m，最高的出料的高度Y2为0.73m，废料与抛料板的撞击后的速度V为6.21m/s，水平方向的抛料的距离X为0.56m,通过这些数据可以得到抛料板的理想的安装角度的范围为2.677.06，我们可以把安装的角度取为6。第4章 铣刨转子的运动分析铣刨转子的运动可以分为直线运动和圆周运动这两种运动，

38、也是通过这两运动来工作的。这两种运动的速度的选择和配合会直接影响工作效率和工作质量。通过对铣刨转子的运动分析，可以计算出转子的运动参数之间的关系，可以路面情况选择出比较合理的参数，找出铣刨平面的不平度与工作速度等参数之间的关系，这样可以选择更合理的方案。图4.1铣刨刀具端头的运动轨迹以转子的轴心的点为坐标原点，转子直线运动的方向为X轴的正方向，垂直方向为Z轴，铣削深度的方向为正方向。是在时间内铣刨机前进的距离，那么转子的刀具端头的运动轨迹就可以用时间t表示出来： （4.1）上式中 铣刨机的前进时的直线速度；转子的回转角速度；刀具端头点的回转半径；时间。(1)铣刨机刀具的工作速度v： （4.2）

39、式中： 铣刨机刀具端部点的圆周速度；铣刨机的前进速度。对上式（4.1）进行对时间的求导，这样就可以知道点沿及方向的速度： （4.3）铣刨机刀具端头H点的绝对速度就是： （4.4）假设=,那么= （4.5）速度对水平轴x的方向余弦为 （4.6）根据上述的等式中，我们可以知道当铣刨机工作时，刀具的工作速度是在不断变化的，同时方向也在变化，这些与、值有关。（2） 刀具的进给量S是指在一个回转的平面内，相邻的两把刀具转过一个安装角时，铣刨机前进的距离。铣刨机的铣削的厚度和路面被破坏的程度都与进给量S有关，进给量S还与工作中的零件的运动学参数有关，那么S也就可以由下面的等式求出：=0.036 (m) （

40、4.7）式中 转子轴的转速；同一回转平面上安装的刀具数目；同一回转平面相邻两铣刀转过一个安装角所需时间。铣刨机工作之后的路面时不平整的，路面是有波纹凸起的，路面凸起波纹的高度可以用不平度值C表示，而C值是由工作要求以及工作时的技术来决定的。凸起是由相邻的两条摆线的交点形成的。C值得大小可以由以下进行计算，如下图所示。图4.2铣刀进给量的不平度图4.3不平度的形成两条摆线的交点H的坐标的公式如下： 因为 所以 （4.8）那么路面的不平度值C （4.9）根据上述的计算以及公式，我们可以知道进给量S和路面的不平度值C都与、有关。改变z也就会使S、C进行改变，z的增大会使进给量和路面的不平度值变小，也就会