在我国东北和西北地区,每年都会有长达5~7个月的降雪期,路面积雪如果不能够及时进行清除,在人踩车轧和外界环境温度的变化下,将会变成坚硬的压实冰雪,大大降低路面的摩擦力,给行人日常出行和道路交通运输带来巨大安全隐患。目前,国内针对压实冰雪清除机械大部分都未安装自动越障的避障机构,很难适应我国复杂多变的道路情况。因此,加强对于具有自动避障功能的道路除冰装置的研究,探索并开发新的压实冰雪清除方案具有十分重要的意义。本文基于压实冰雪力学特性的试验研究,综合国内外除冰雪机械的特点,对旋切辊式除冰雪机理进行了理论探讨和仿真验证。本文的主要研究内容如下:针对自然状态下形成的道路压实冰雪进行试验研究,探究了抗切强度的大小及其影响因素,并且对影响清除效果的粘附强度和抗压强度进行分析整理,为旋切辊式除冰装置的设计提供了力学基础。对旋切辊的结构参数进行了设计,基于旋切辊式除冰机理,对旋切辊转速和破冰机前进速度进行了匹配计算;对破冰刀齿切削压实冰雪过程进行深入研究,分析了压实冰雪碎裂式破坏和整体块状式断裂的破坏形式,计算得到旋切辊在工作过程中的最大切削力和最大抵抗力矩。根据所设计避障系统,对旋切辊的避障过程进行了分析,重点计算了该除冰装置液压系统的液压马达和液压缸的相关参数;利用AMESim仿真平台对该装置液压系统进行仿真,分析了避障工况下液压缸和切削工况下液压马达的压力和流量特性。利用非线性分析程序LS-DYNA对旋切辊单刀切削过程进行了数值模拟,得到了破冰刀齿不同时刻的应力和应变云图,以及压实冰雪内部应力分布情况;并且根据得到的切削过程破冰刀齿的应力变化曲线,验证了压实冰雪的碎裂式破坏和整体块状式断裂的破坏形态;通过改变切削仿真过程中各项参数,探究破冰刀齿应力极值和压实冰雪内部应力值与旋切辊转速和除冰装置前进速度之间的关系。