随着我国高速公路修建里程的飞速增长,高速公路的养护问题日益突出。其中,路面清洁既是高速公路养护极其重要的一项工作,也是交通畅通、安全快捷运输的重要保障。然而,我国目前缺少时速高于35km/h的高速公路垃圾清扫车。盘刷模块作为清扫车核心模块之一,对于盘刷模块的研究可以为高速公路清扫车的设计与研究做好准备。为实现高速公路垃圾清扫高效率的要求,以高速公路清扫车盘刷模块为研究对象。首先,通过理论分析,确定了盘刷在高速公路上的倾斜角度,以及盘刷刷丝的触地点压力。同时,也分析了刷丝接触垃圾颗粒的力学性质,确定了盘刷刷束的数量。此外,运用ANSYS对盘刷刷丝与颗粒接触问题进行了有限元分析。并运用MATLAB分析出盘刷刷丝触地点的运动轨迹,确定了满足高速公路清扫车作业行进速度的盘刷最佳旋转速度。再根据高速公路盘刷模块的功能要求,确定了盘刷模块的设计方案。其中,包括盘刷机构连接座的设计、盘刷四杆机构的设计、盘刷电机的选型与避让机构的设计,并确定了主要结构的参数。最后,通过SOLIDWORKS建立了盘刷模块的三维模型以及检查模型有无干涉。并将模型导入仿真软件ADAMS中,分析盘刷转速与清扫车行进速度对颗粒抛射距离的影响,以选取合适的盘刷转速与行车速度,且对盘刷模块的举升机构与避障机构进行了运动分析。通过ANSYS仿真分析,得到了颗粒运动主要受力的变化趋势以及刷丝压缩量的最优值。盘刷模块的主要机械结构运用SOLIDWORKS建立,通过干涉检查保证设计合理。通过ADAMS仿真分析,确定了高速公路清扫车的最佳作业速度与盘刷旋转速度。通过MATLAB建立清扫车作业行进速度与盘刷转速的模糊控制器,使盘刷转速与行车速度最佳匹配。