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破碎设备使用较广泛,破碎技术的创新离不开人类社会的进步和科学技术的发展。经过数几十年的发展,国内的破碎设备在外形、结构上已经达到较高的水平,但在性能上与国外最先进的相差甚远。为了推动国内破碎技术的进展,在广东韶关磊蒙重型机械制造有限公司合作项目的支持下,本文将研究课题定位于通过分析圆锥破碎机的运动特性指导其腔型结构的优化,以求达到提高破碎性能的目的。以项目组设计的PLM1500I机作为研究对象,全文从PLM1500I机工作机理和运动特性的角度展开,在设备工作原理、结构设计特点、运动特性、破碎过程模型、预测成品粒度分布模型和PLM1500I机的腔型结构多目标优化模型等方面进行了如下研究：(1)在明确PLM1500I机工作原理的基础上,通过对矿石料在自由落体、滑动和其混合共存三种运动方式下运动学和动力学分析,构建其运动特性数学模型研究矿石料运动方式对PLM1500I机工作性能的影响,通过实验仿真验证矿石料以自由落体运动的方式所受到的挤压次数最多且其生产能力最高,而滑动运动方式下矿石料所受到的动板和定板的挤压次数最少、生产能力最低。(2)基于粒度一质量平衡理论模型和分层破碎特性的基础上,通过对矿石料在PLM1500I腔内的破碎过程分析,构建其破碎过程数学模型,研究破碎后成品粒度分布、预测粒度分布情况及其PLM1500I设备中的主要结构参数对粒度分布的影响,通过实验仿真验证破碎过程数学模型的可利用性和正确性,预测了粒度分布,同时验证PLM1500I设备的偏心套转速存在一个最值,动锥直径D、进动角Y和排料粒度之间是非线性递增关系,而动锥底角αB、摆动行程s。、闭边排料口尺寸Css和平行区长度Lp与排料粒度之间是非线性递减关系。(3)基于PLM1500I设备的工作原理和运动特性的研究,建立了PLM1500I设备的生产能力、其腔型的工作性能、破碎后产品的粒度和耐磨性腔型的多目标最优化模型,利用主要目标法求解多目标最优化结果并得到了优化后的腔型结构图。此外,研究不同的优化方案对PLM1500I设备生产能力的影响,实验仿真验证了PLM1500I机多目标最优化模型的正确性和可利用性。