随着我国经济和城镇化建设协调发展，其中有重点的发展小城镇，中小城市大型化与特大城市正在稳步发展中。在这种新型城镇化趋势下，对公路及城市道路养护要求越来越高，公路及城市道路养护作业变得日益繁重，现代化、智能化、高效的机械养护作业方式大势所趋。路面铣刨机是主要的道路养护路面机械，我国在应用铣刨技术的作业中，应用的时间相对较晚，缺乏核心技术与混凝土的切割理论及相关使用经验。本文对铣刨装置及铣刨机铣削作业理论进行研究。本文分析了铣刨装置的主要结构铣刨转子刀具的设计排布要求及主要参数的选取。对抛料板的安装角度进行了设计计算分析，得到了合理的安装角度。阐述了沥青混合料的结构组成机理及沥青混凝土的破坏准则。对铣刨转子刀尖与沥青路面相互作用进行了运动学分析和受力分析。基于离散元理论，建立了沥青混凝土结构的数值模型。模拟单轴压缩试验和间接拉伸试验完成对模型参数的标定，确定了沥青混凝土结构的离散元模型参数。对铣刨转子由开始切入路面直到铣刨转子停止行走，清理铣刨室内废料颗粒的整个铣刨作业过程仿真研究，得到了铣刨作业过程中的五种作业状态并论述各个状态下传送带上废料颗粒瞬时通过率、铣刨转子瞬时转矩及轴向力作业特征，完善了铣削作业过程理论研究。分析了铣刨转子理论螺旋排布与“人”字形错开排布两种结构的优缺点及在铣刨作业中铣刨性能的异同；分析了不同轴间角结构铣刨转子的传送带上废料颗粒瞬时通过率、铣刨切削性能及铣刨转子轴向力对铣削质量的影响。利用EDEM与FEM耦合分析对铣刨室结构进行了静力学分析；对铣刨室上罩磨损区域的确定进行研究，得出磨损区域面积的相应计算方法。分析了传统铣刨室前挡料板的弊端，提出改进方法并验证了改进后前挡料板结构的合理性。